Читать онлайн «OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей». Страница 81

Рис. 15.16. Редактирование модели PSpice в окне Model Editor 

Чтобы выполнить анализ переходных процессов, просто выберите PSpice, Run и получите желательные результаты.

В Probe получите графики напряжения на коллекторе V(3) и на базе V(1), и отметьте изменения в их уровнях по сравнению с предыдущим анализом. В качестве упражнения найдите размах колебаний (двойную амплитуду) для каждого напряжения, которые должны составлять v(3)=3,35 В и v(1)=19,3 мВ, что соответствует коэффициенту усиления по напряжению Av=174. Обратите внимание, что коэффициент усиления ненамного меньше, чем в случае, когда BF=255,9. Графики показаны на рис. 15.17.

Рис. 15.17. Временные диаграммы для входного и выходного напряжений при hFE = 100 

**** 10/02/99 10:11:05 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************

** circuit file for profile: Bjtcases *Libraries:

* Local Libraries :

.LIB *.\bjtcase.lib"

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.TRAN 0 0.6ms 0 0.6us

.PROBE

*Netlist File:

.INC "bjtcase-SCHEMATIC1.net"

* Alias File:

**** INCLUDING bjtcase-SCHEMATIC1.net ****

* source BJTCASE

Q_Q1  3 1 4 Q2N2222

V_VCC 2 0 12V

R_RE  4 0 220

R_RC  2 3 4.7k

R_R2  10 3.3k

R_R1  2 1 40k

R_ Rs 1A 1B 50

C_Cb  1B 1 15uF

С_Ce  4 0 15uF

V_Vs  1A 0

+SIN  0 10mV 5kHz 0 0 0

**** RESUMING bjtcase-schematic1-bjtcases.sim.cir ****

.INC "bjtcase-SCHEMATIC1.als"

**** INCLUDING bjtcase-SCHEMATIC1.als ****

*.ALIASES

Q_Q1  Q1(c=3 b=1 e=4 )

V_VCC VCC(+=2 -=0 )

R_RE  RE(1=4 2=0 )

R_RC  RC(1=2 2=3 )

R_R2  R2(1=1 2=0 )

R=R1  R1(1=2 2=1 )

R_Rs  Rs(1=1A 2=1B )

С_Cb  Cb(1=1B 2=1 )

C_Ce  Ce(1=4 2=0 )

V_Vs  Vs(+=1A -=0 )

.ENDALIASES

**** RESUMING bjtcase-schematic1-bjtcases.sim.cir ****

.END

Unable to find index file bjtease.ind for library file bjtcase.lib

Making new index file bjtcase.ind for library file bjtcase.lib

Index has 1 entries from 1 file(s).

** circuit file for profile: Вjtcases

**** BJT MODEL PARAMETERS

   Q2N2222

   NPN

IS 14.340000E-15

BF 100

NODE  VOLTAGE NODE  VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1)  .8768   ( 2)  12.0000 ( 3) 7.1059  ( 4) .2318

( 1A) 0.0000  ( 1B) 0.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME   CURRENT

V_VCC -1.319E-03

V_Vs   0.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 1.58E-02 WATTS

Рис. 15.18. Выходной файл при hFE = 100

Выходной файл для схемы с измененным параметром транзистора показан на рис. 15.18. Обратите внимание на новое значение BF=100, которое мы изменили перед выполнением анализа. Также обратите внимание на раздел в выходном файле, содержащий инструкции:

Unable to find index file bjtcase.ind for library file bjtcase.lib

Making new index file bjtcase.ind for library file bjtcase.lib

Index has 1 entries from 1 file(s).

Это означает, что изменение в параметрах не могло бы быть найдено из предыдущего анализа и что был создан новый индексный файл для новой библиотеки bjtcase.lib. Индексный файл не является текстовым, но bjtcase.lib может быть просмотрен при двойном щелчке на нем или же открыт в Notepad. В PSpice этот файл выглядит, как на рис. 15.19. Если вы хотите просмотреть всю типовую библиотеку устройств eval.lib, ищите ее в

C:\Program Files\OrCAD Demo\Capture\library\PSpice

Рис. 15.19. Индексный файл при BF = 100

Когда вы найдете файл eval.lib, дважды щелкните на нем и программа OrCAD будет загружена с листингом всех имеющихся в библиотеке устройств.[9] Он должен быть подобен листингу, показанному в приложении Е.

В главе 3 h-параметры для транзистора использовались, чтобы показать, как академическая модель для биполярного транзистора (BJT) обрабатывается в PSpice. В модели были использованы два зависимых источника Е и F. Когда эта схема получена в Capture, ее едва можно узнать, так как Е и F показаны как два четырехполюсника с входными полюсами слева и выходными справа. На рис. 3.7 усилитель ОЭ показан при входном сигнале в 1 мВ. Хотя на схеме был показан входной источник переменного напряжения, было указано, что мы могли бы обмануть PSpice, получив полезную информацию при анализе на постоянном токе (для точки покоя) и интерпретировав затем результаты для переменного тока. Это экономит время и усилия, если схема не содержит реактивных элементов. 

Мы можем теперь создать схему в Capture, дав этому проекту имя hparmod и использовав в нем источник постоянного напряжения Vs=1 мВ и резисторы Rs=1 кОм, Ri=1,1 кОм, R0=40 кОм и RL=10 кОм. Поскольку выходной ток F определяет ток базы Ib, входные полюса подключены последовательно с резисторами Rs и Ri и выходными полюсами источника Е, входные полюса компонента Е должны быть подключены параллельно резистору R0, как и показано на схеме (рис. 15.20). При этом нет необходимости использовать V0, как на рис. 3.7, поскольку эту роль выполняют выходные полюса источника Е. Установим следующие значения коэффициентов усиления: F=50 (для hfe) и Е=2,5Е-4 (для hre). Пронумеруйте узлы и подготовьте конфигурацию моделирования, используя имя hparmods и запросив анализ для получения параметров смещения. Должны быть установлены опции анализа .OP и «Calculate small-signal DC gain (.TF).» Используйте для входного источника имя Vs и для выходной переменной величину V(4).

Рис. 15.20. Модель в h-параметрах для биполярного транзистора BJT

Выполните моделирование и проверьте отсутствие ошибок. Если их нет, закройте выходной файл и используйте Word, чтобы распечатать сокращенную версию этого файла, как показано на рис. 15.21. Сравните ваши результаты с показанными на рис. 3.8. Полученные значения должны быть теми же, но нумерация узлов должна отличаться. Обратите внимание, что путем включения «проверки» с помощью команды .TF мы получили V(4)/V_Vs=-2,000Е+02 и входное сопротивление относительно V_Vs равным 2,0000Е+03 и выходное сопротивление относительно V(4) равным 8.400Е+03. Мы снова убеждаемся, что при использовании PSpice, как в главе 3, для анализа потребовалось значительно меньше времени, чем для анализа в Capture, при котором схема моделировалась более громоздким способом.

**** 10/02/99 20:25:15 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************

** circuit file for profile: hparmods

*Libraries:

* Local Libraries :

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.OP

.TF V([4]) V_Vs

.PROBE

*Netlist File:

.INC "hparmod-SCHEMATIС1.net"

*Alias File:

**** INCLUDING hparmod-SCHEMATIC1.net ****

* source HPARMOD

F_F  4 0 VF_F 50

VF_F 3 5 0V

E_E  5 0 4 0 2.5E-4

R_RL 4 0 10k

R_Ro 4 0 40k

R_Ri 2 3 1.1k

R_Rs 1 2 1k

V_Vs 1 0 1mV

**** RESUMING hparmod-SCHEMATIC1-hpamods.sim.cir

**** .INC "hparmod-SCHEMATIC1.als"

INCLUDING hparmod-SCHEMATIC1.als ****

.ALIASES

F_F  F(3=4 4=0 )

VF_F F(1=3 2=5 )

E_E  E(3=5 4=0 1=4 2=0 )

R_RL RL(1=4 2=0 )

R_Ro Ro(1=4 2=0 )

R_Ri Ri(1=2 2=3 )

R_Rs Rs(1=1 2=2 )

V_Vs Vs(+=l -=0 )

_    _(1=1)

_    _(2=2)

_    _(3=3)

_    _(4=4)

_    _(5=5)

.ENDALIASES

**** RESUMING hparmod-SCHEMATIC1-hparmods.sim.cir ****

.END

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE  VOLTAGE  NODE VOLTAGE   NODE  VOLTAGE   NODE  VOLTAGE

( 1)  .0010    ( 2) 500.0Е-06 ( 3) -50.00E-06 ( 4) -.2000

( 5) -50.00E-06

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME  CURRENT

VF_F  5.000E-07

V_Vs -5.000E-07

TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-10 WATTS

**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES

NAME      E_E

V-SOURCE -5.000E-05

I-SOURCE  5.000E-07

**** CURRENT-CONTROLLED CURRENT SOURCES

NAME     F_F

I-SOURCE 2.500E-05

**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS

V(4)/V_Vs = -2.000E+02

INPUT RESISTANCE AT V_Vs = 2.000E+03

OUTPUT RESISTANCE AT V(4) = 8.400E+03

Рис. 15.21. Выходной файл для модели в h-параметрах

Упражнение по созданию графической схемы было, однако, поучительно, и анализ заслуживает внимания, по крайней мере, с этой точки зрения. Обратите внимание на строку файла псевдонимов для зависимого источника E_E:

E_E 5 0 4 0 2.5Е- 4

Первые два полюса (5, 0) — выходные полюсы, показывают расположение зависимого источника в схеме, в то время как входные полюсы (4, 0) указывают на управляющее напряжение (от которого зависит E) снимаемое с R0. Зависимый источник F_F описан как