Upload
vuongtuyen
View
214
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Seite 1 von 40
Praktkumsanleitung Schaltungsdesign WS 14/15
Inhaltsverzeichnis 1.RC-Glied – Transiente Analyse
2. Parameter
3. RC-Tiefpass - Frequenzanalyse
4. Oszillator
5. Statisches und dynamisches Verhalten von Feldeffekttransistoren DC- Analyse
6. Statisches und dynamisches Verhalten von Bipolar – Transistoren
7. Bipolar Kleinsignalverstärker8. Transformator
9. Schaltverhalten einer Diode
10. Spannungsstabilisierung mit der Z-Diode
11. Reihenschwingkreis 12. Tiefpass mit Operationsverstärkern 13. Thyristor-Phasenanschnitts-Steuerung 14. Gegengekoppelter, zweistufiger Transistor-Breitbandverstärker
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 2 von 40
1.RC-Glied – Transiente Analyse
Ziel: Darstellung von U(Ausgang)= f(t), U(eingang) = f (t) und W (R19 = f (t) Spannungsquelle/GND: source.olb Widerstand/Kondensator: analog.olb Quelle : VSIN Als Bezugspotential ist nur „0“ möglich!
10n
R1
100k
0
AusgangsspannnungEingangsspannnung
V1
FREQ = 200HzVAMPL = 2VVOFF = 0V
AC = 2V
VV
Simuationsprofl anlegen ; Simulationssetup Ergebnis:
Time
0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10ms
V(EINGANGSSPANNNUNG) V(AUSGANGSSPANNNUNG)
-2.0V
-1.0V
0V
1.0V
2.0V
Watt Meter auf dem Widerstand
10n
R1
100k
0
AusgangsspannnungEingangsspannnung
V1
FREQ = 200HzVAMPL = 2VVOFF = 0V
AC = 2V
W VV
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 3 von 40
Time
0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10ms
1 V(EINGANGSSPANNNUNG) V(AUSGANGSSPANNNUNG) 2 W(R1)
-2.0V
0V
2.0V1
0W
20uW
40uW2
SEL>>SEL>>
W(R1)
0W
20uW
40uW
Zusätzlicher Plot (Plot , add plot to window….. trace, add trace Auswahl W(R1)
Ersetzen der Sinusquelle durch eine Pulsequelle
10n
R1
100k
0
AusgangsspannnungEingangsspannnung
VV
V1
TD = 0s
TF = 1usPW = 5msPER = 10ms
V1 = 1V
TR = 1us
V2 = 0V
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 4 von 40
Time
0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms
V(EINGANGSSPANNNUNG) V(AUSGANGSSPANNNUNG)
0V
0.5V
1.0V
2. Parameter
Ziel: Darstellung der Lade- und Entladekurven verschiedener Kondensatoren in einem Diagramm Verwendete Bibliotheken: Spannungsquelle/GND: source.olb Widerstand/Kondensator.analog.olb Parameter:spezial.olb Schaltungsaufbau: Spannungsquelle Vpulse, um das Ein- und Ausschaltverhalten zu simulieren. Spannung V1 auf 0V und 1V. Die Anstiegs und Abfallzeit TR und TF sollten möglichst klein sein, um einen recheckigen Spannungsverlauf zu erhalten (1µs). Die Periodendauer ist auf 10s gesetzt und somit doppelt so groß wie die Halbwellendauer PW. Zu Verdeutlichung der Spannungen im Diagramm: Ausgangs- und Eingangsspannung netalias setzen, place-net alias. Wichtig nun für die Parametrierung ist, dass der Kondensator C1 keinen festen Wert sondern einen einen in geschweiften Klammern stehenden Variablennamen erhält. Hier:l VAR.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 5 von 40
Property Editor des Schriftzugs PARAMETERS öfnen ;Button New Column ; Add New
Column den Variablennamen unseres Kondensators und dessen Festwert eingeben.
Simulation:
Als Analysetyp wählen wir die transiente Analyse und stellen zusätzlich zu den regulären
Einstellungen einen Paramtic Sweep ein. Es handelt sich hier um einen Global parameter mit
dem Namen VAR. Als Werte wählen wir 5nF, 20nF, 50nF, 80nF
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 6 von 40
und erhalten vier Ausgangskennlinien.
3. RC-Tiefpass - Frequenzanalyse
Ziel:
Darstellung des Frequenzganges in Volt und dB
Ermittlung der Grenzfrequenz
Bibliothekenhinweis:
Spannungsquelle/GND: source.olb Quelle: VAC
Widerstand/Kondensator: analog.olb
Aufbau der Schaltung mit Spannungsquelle Vsin, R1=10k und C1=100nF.
Im Menüpunkt place-netalias können wir auch hier die Aus- und Eingangsspannung, zur
Verdeutlichung, Ua und Ue nennen.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 7 von 40
Im property editor von V1 Uac=1V und Udc=0V ein stellen.
Starten der Simulation:
Menüpunkt pspice-edit simulation profile Parameter für Frequenzganganalyse Ac sweep/noise
…. als Startfrequenz 1Hz, Endfrequenz 10kHz , points/decade 100 ( logarithmische
Darstellung)
Darstellung der Ausgangskennlinie in Volt
Frequency
1.0Hz 3.0Hz 10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHz
V(AUSGANGSSPANNNUNG)
0V
0.5V
1.0V
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 8 von 40
Darstellung der Ausgangskennlinie in dB
Frequenzgang in dB darstellen: Menüpunkt Trace-add Trace , Funktion DB() und als Trace
die Spannung V(Ua1) auswählen.
Frequency
1.0Hz 3.0Hz 10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHz
DB(V(AUSGANGSSPANNNUNG))
-40
-30
-20
-10
0
Eine andere Möglichkeit ist, im Stromlaufplan einen Vdb Marker setzen:
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 9 von 40
10n
R1
100k
0
AusgangsspannnungEingangsspannnung
V11Vac
0V
VDB
mit Hilfe des Toggle-cursors die Grenzfrequenz ermitteln. Ergebnis: 159Hz
4. Oszillator
Ziel: Einsatz von Parameter sweep für Globalparameter
,
Bestimmen Sie den Rückkopplungswiderstand R4, bei dem die Schaltung stabil schwingt (Ziel: wenig Oberwellen)
Warum schwingt diese Schaltung nicht?
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 10 von 40
R2
10k
R1
22
R5
2.2k
R6
470
R3
20
C3
0.1u
C2
22n
C4
2.2n
L1
10mH
1
2
00 00 0 0
Q1
Q2N3900
C1
10u
R4
rk
V1
AC =
TRAN =
DC = 12V
V
R2
10k
R1
22
R5
2.2k
R6
470
R3
20
C3
0.1u
C2
22n
C4
2.2n
R4
rueckkopplung
L1
10mH
1
2
00 00 0 0
Q1
Q2N3900
C1
10u
V1
TD = 0VTF = 1us
PW = 100s
PER = 101s
V1 = 0V
TR = 1us
V2 = 12V
PARAMETERS:
V
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 11 von 40
Ausgangssignal für R4 (Rückkopplungswiderstand) = 600
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 12 von 40
5. Statisches und dynamisches Verhalten von Feldeffekttransistoren DC- Analyse
Ziel: Darstellung der Ausgangskennlinie und Steuerkennlinie Verwendete Bibliotheken: Spannungsquelle/GND: source.olb FET: jfet.olb Schaltungsaufbau:
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 13 von 40
Simulation: Analysetyp: DC-SWEEP. Uds ist der primary sweep ( 0V bis 20V mit einer Schrittweite von 1V )Als secondary sweep Ugs, ( 0V bis –1.4V mit einer Schrittweite 0.2V ).
Zusätzlich kann die Verlusthyperbel über den Menüpunkt Trace – addTrace hinzufügt werden. Hier wurde Ptot = 150mW angenommen. Steuerkennlinie:
Für diese Darstellung müssen wir nur den primary und den secondary miteinander vertauschen und deren Werte ändern. Empfehlenswert sind hier für Ugs eine Abbildung von 0V bis –3V in 0.1V Schritten und für Uds ist eine Valuelist mit den Werten 10V, 2V,1V,0.5V passend.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 14 von 40
6. Statisches und dynamisches Verhalten von Bipolar – Transistoren Ziel: Simulation der Ausgangskennlinien Ic=f(Uce), der Stromverstärkungskennlinien Ic=f(IB), der Rückwirkungskennlinie Ube=f(Uce) und der Eingangskennlinie Ube=f(IB) des Transistors Q2N3904 Einsetzen der Verlusthyperbel Ptot Bibliothekenhinweis: Stromquelle/Spannungsquelle: source.olb Quelle: ISRC, VSRC Bipolartransistor: bipolar.olb Beispiel Q2N3900 Aufgabe: Simulation der Ausgangskennlinie IC = f (UCE) Rückkopplungskennlinie UBE = f (UCE) Verlustleistungshyperbel für Ptot = 500mW Arbeitsgerade ( UB = 15V, RC + RE = 500Ω) UB=UCE Stromverstärkungskennlinie IC = f (IB) Eingangskennlinie UBE = f (IB)
0
Q1
Q2N3900
UCE
AC =TRAN =
DC =
IB
AC =
TRAN =
DC =
Eingangsspannung
I
Schaltung zum Simulieren der Kennlinien Anlegen eines neuen Simulationsprofiles
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 15 von 40
Art der Analyse DC SWEEP Einstellen des primary sweep : Wertebereich in dem sich die X-Achse der Ausgangskennlinie bewegen soll. Darstellung des Ausgangskennlinienfeldes die Spannungsquelle Uce, ( Startwert von 0V, , Endwert von 20V , Schrittweite von 0,1V)
secondary sweep: Hierbei die Strom/Spannungsquelle gewählt, von der die Kurvenschar abhängig sein muss. Im Fall des Ausgangskennlinienfeldes wäre das IB.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 16 von 40
Darstellung der Ausgangskennlinien
Durch den secondary sweep erhält man mehrere Kennlinien. Über den Menüpunkt add Trace die Verlusthyperbel einfügen. Da sich die Verluste näherungsweise über Uce*Ice berechnen lassen, kann mit Vorgabe von Ptot= 500mW die Kurve mit dem Ausdruck 0.5W / V1(Uce) einfügt werden. Y-Achse in der Skalierung 0-40mA halten.
Darstellung der Stromverstärkungskennlinien
Bei dieser Kennlinie wollen wir Ic=f(IB) darstellen. Den primary sweep auf die Stromquelle IB einstellen und den secondary sweep auf die Spannungsquelle Uce, Valuelist die darzustellenden Werte eintragen. Strommarker auf den Kollektor des Transistors Ergebnis:
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 17 von 40
Darstellung der Eingangskennlinie:
Funktion Ube=f(IB) darstellen ; primary sweep und secondary sweep einstellen.
primary sweep die Stromquelle IB (0 bis 90µA ).
secondary sweep Spannungsquelle Uce ein ; Werte der valuelist 0V und 20V um zwei klar
voneinander getrennte Kurven zu erhalten.
Darstellung der Rückwirkungskennlinie:
Kennlinie Funktion Ube=f(Uce) primary sweep auf die Spannungsquelle Uce (Wertebereich
bis z.B. 16V )
Spannungsmarker an die Basis des Transistors. Den secondary sweep Stromquelle IB ( Werte
30µA, 60µA und 90µA in die valuelist )
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 18 von 40
7. Bipolar Kleinsignalverstärker
0
Rv
1k
R1
39k
RC
270
R210k
C1
1uF
Ue
VEingang
FREQ = 1000HzVAMPL = 10mV
VOFF = 0V
Betriebsspannung
15V
C2
1uF
Ua
Q2
Q2N3904
CE
100u
RE
120
RLast
270
V
V
Quelle: VSIN , VDC Bestimmen Sie die Spannungsverstärkung und den Klirrfaktor
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 20 von 40
Rv
1k
R1
39k
R2
10
k
C1
1uF
Ue
VEingang
FREQ = 1000HzVAMPL = 150mV
VOFF = 0V
V
Erhöhung der Eingangsspannung auf 150mV
Klirrfaktor 8,2 %
8. Transformator
Ziel: Darstellung der primär- und sekundärseitigen Spannung Verwendete Bibliotheken: Widerstand/ Transformator: analog.olb Spannungsquelle/GND:source.olb Schaltungsaufbau: Spannungsquelle Vsin, ( Amplitude 325V , Frequenz auf 50 Hz ). An der Sekundärseite des Transformators Lastwiderstand von 1k. R1 simuliert den Ohmschen Widerstand der Primärspule. (Sonst dynamischer Kurzschluss der Quelle)
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 21 von 40
Einstellen des Übertragungsverhältnisses im property editor des Transformators TX1. L1_VALUE=1H und L2_VALUE=10mH, was einem Übersetzungsverhältnis von 10:1 entspricht.
Simulation: transiente Analyse Laufzeit 20ms bzw. 40ms, je nachdem wie viele Perioden dargestellt werden sollen
Erweiterung der Schaltung: Transformator mit Gleichrichter
XFRM_Linear/analog
TX1R1
0.1
RLast
1kV1
FREQ = 50Hz
VAMPL = 325V
VOFF = 0V
00
D1
D1N4002
C1
330u
U_Ausgang
V
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 22 von 40
2. y-Achse für die Ausgangsspannung führt zur Verbesserung der Darstellung Ersetzen der Diode durch Graetzbrücke
XFRM_Linear/analog
TX1R1
0.1
RLast
1k
V1
FREQ = 50Hz
VAMPL = 325V
VOFF = 0V
0
0
D1
D1N4002
U_Ausgang
D2
D1N4002
D3
D1N4002
D4
D1N4002
V
Erweiterung der Schaltung mit zusätzlichem Blockkondensator 1000µF
XFRM_Linear/analog
TX1R1
0.1
RLast
1k
V1
FREQ = 50Hz
VAMPL = 325V
VOFF = 0V
0
0
D1
D1N4002
D2
D1N4002
D3
D1N4002
D4
D1N4002
C2
1000u
U_Ausgang
V
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 23 von 40
9. Schaltverhalten einer Diode
Ziel: Darstellung des Diodenstromes und Diodenspannung Verwendete Bibliotheken: Spannungsquelle/GND: source.olb Diode :diode.olb Widerstand :analog.olb Aufbau der Schaltung: Spannungsquelle Vpulse, ( Ein- und Ausschalten simulieren ). Die Parameter von Vpulse sind relativ beliebig wählbar. Lediglich bei den Anstiegs und Abfallzeiten sollte man kleine Werte vorziehen, damit die Spannung möglichst recheckig wird. V1 und V2 geben das obere und untere Spannungsniveau an. Td ist die Verzögerungszeit und TF und TR sind Abfall und Anstiegszeit des Recheckimpulses. PW gibt die Pulsbreite an und PER die Periodendauer.
Um einen besseren Überblick in dem Spannungsdiagramm zu behalten, wird über den Menüpunkt Place - Netalias zusätzlich noch die Namen der Spannungen an deren Spannungsmarker gesetzt.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 24 von 40
Simulation: Art der Analyse :time domain(Transient) Analyse ( runtime 20µs -20us- max.stepsize 10ns. Zur Darstellung des Diodenstroms: Menüpunkt Plot – Add Y-axis ….. Trace – addtrace … den Strom I(D1:1) in das Diagramm einzufügen.
Durchlass und Sperrkennlinie einer Z-Diode
Ermittelung der Z-Spannung Beobachten der Kennlinie bei Verändern der Z-Spannung Verwendete Bibliotheken: Z-Diode D1N750: diode.olb Stromquelle: source.olb Quelle ISRC Masse: source.olb Schaltungaufbau :
D1
D1N750
I1
AC = 1
TRAN =
DC = 0
0
I
Starten der Simulation : DC-SWEEP, Stromquelle I1 ( Wertebereich –200mA bis 200mA ) Achseneinstellungen ,User defind
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 25 von 40
Ergebnis: Sperr- und Durchlasskennlinie der Z-Diode.
Durchlass- und Sperrkennlinie der Z-Diode D1N750
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 26 von 40
Ändern der Z Spannung auf 15V im Modelleditor (Parameter Bv)
(rechte Maustaste: Edit P-Spice-Modell)
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 27 von 40
10. Spannungsstabilisierung mit der Z-Diode
Ziele: Darstellung des Spannungsabfalls über den Vorwiderstand Rv (Eingangsspannung =0V-12V) Spannungsabfall über RL bei Eingangsspannung=10V Verwendete Bibliotheken: Z-Diode D1N750: diode.olb Spannungsquelle/GND: source.olb Widerstände : analog.olb Schaltungsaufbau :
Um die Ausgangs- und Eingangsspannung besser überblicken zu können, mit Place – Net Alias Ua und Ue benennen
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 28 von 40
Simulation: DC-SWEEP Simulation Spannungsquelle V1 sweepen ( Wertebereich von 0V-12V Schrittweite von 0,1V)
Um nun noch die Spannung bei V1=10V genau bestimmen zu können, wird der Menüpunkt Trace-Cursor-Display benutzt
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 30 von 40
Spannungsstabilisierung einer Z-Diode mit veränderlicher Last
Ändern der Eigenschaften des Lastwiderstandes ; Feld Value ersetzen durch einen in geschweifte Klammern geschriebenen Variablennamen.
In der Bibliothek special.olb Objekt Param wählen, neben Schaltung setzen und durch Doppelklick darauf dessen Eigenschaften ansehen. Button new column : Variablennamen des Widerstandes und seinen Wert eingeben, den die Variable ohne Einstellung eines Parametersweeps in den Simulationssettings hat.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 31 von 40
Zusätzlich zu der Ausgangspannung wird Diodenstrom und den Laststrom dargestellt. Dazu eine 2. Y-Achse anlegen und mit 0mA bis 20mA definieren. Menüpunkt Plot–add Y axis und Plot – axis settings.
Für 4,7V
Für 20V - Diode
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 32 von 40
Temperatureinfluss (Quelle VSRC)
0
V1
AC = 1VTRAN =
DC = 0VD2
D1N4148I
Änderung: für Temperatureinfluss ist Spannungsquelle eingesetzt
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 33 von 40
11. Reihenschwingkreis
Ziel: Darstellung des Frequenzganges eines Reihenschwingkreises und Ermittlung der oberen und unteren Grenzfrequenz, sowie der Bandbreite. Verwendete Bibliotheken: Spannungsquelle/GND: source.olb Spule/Widerstand/Kondensator:analog.olb Schaltungsaufbau: Spannungsquelle ist Vsin Vac Amplitude auf 1V einstellen. Spule L1 1.1H , Kondensator C1 2.2uF Widerstand R1 150. An der Spule Differentialmarker
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 34 von 40
Simulation:
Für die Darstellung des Frequenzganges Analysetyp AC Sweep Startfrequenz von 10Hz, Endfrequenz 200Hz, 100 Punkte pro Dekade.
Spannung über der Spule bzw. Kondensator wesentlich höher ist als die eigentliche Eingangsspannung.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 35 von 40
Grenzfrequenzen und Bandbreite:
löschen beide Kurven ; Spannung über den Widerstand in dB anzeigen. Menüpunkt Trace-delete all traces, dann Trace-add Trace und als Funktion DB() und als Variable V(ua) aus wählen.
Menüpunkt Trace-evaluate Measurements und wählen als Funktionen Bandwidth_Bandpass_3dB(V(ua)), Cutoff_Highpass_3dB(V(ua)) und Cutoff_Lowpass_3dB(V(ua))
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 36 von 40
die Bandbreite, die obere und untere Grenzfrequenz in den Measurement Results ablesen.
12. Tiefpass mit Operationsverstärkern
Anwendungsbeispiel: Sallen – Key - Tiefpass vierten Grades Die erforderliche Schaltung und die nötigen Bauteilewerte liefern die erwähnten Filterprogramme nach Eingabe folgender Parameter: Filterart (Lowpass, Highpass, Bandpass, Bandstop) Filtertyp (Tschebyschef, Butterworth, Bessel, Cauer.....) Grenzfrequenz
Maximale Welligkeit der Dämpfung im Durchlassbereich („passband ripple“) Filtergrad (bestimmt die Anzahl der erforderlichen Bauteile. Legt fest, wie steil der Übergang vom Durchlass - in
den Sperrbereich erfolgt). Es soll eine Audio - Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 3400Hz aufgebaut werden. Er soll als Tschebyschef - Filter vierten Grades mit einer maximalen Welligkeit von 0,5dB im Durchlassbereich realisiert werden. An den Eingang wird eine Sinus-Spannungsquelle „VSIN/SOURCE“ angeschlossen, sie soll eine Spannung mit der
Frequenz 1kHz und dem Spitzenwert 1V abgeben.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 37 von 40
U1A
LM324/ON
+3
-2
V+
4V
-1
1
OUT1
U1B
LM324/ON
+5
-6
V+
4V
-1
1
OUT7
V1
12V V2
12V
0
VCC VDD
V3
FREQ = 1kHzVAMPL = 1VVOFF = 0V
AC = 1V
0
R3
19.9k
R4
57.7k
R5
3.3k
R6
20.6k
R7
35.6k
C1
4.7n
C2
2.2n
C310n
C4
220p R8
2.2k
0000
Ue
Ua
VDDVDD
VCCVCC
VDB
Zuerst wird der Frequenzgang kontrolliert. Erstellen Sie also ein neues Simulationsprojekt, wählen Sie bei den Simulation Settings „AC - Sweep“ und geben Sie den Frequenzbereich von 1Hz bis 10kHz vor (logarithmischer Sweep, 100 Punkte pro Dekade).
Frequency
1.0KHz 3.0KHz 5.0KHz 7.0KHz 9.0KHz
V(UA)
0V
0.4V
0.8V
1.2V
Darstellung in db: Um zu kontrollieren, ob das tatsächlich auch die geforderten max. 0,5dB sind, Spannungsmarker entfernen aus und ersetzen sie durch „VdB - Marker“ (Menü: Pspice /Markers/Anvanced).
Frequency
1.0Hz 3.0Hz 10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHz 30KHz 100KHz
DB(V(AUSGANGSSPANNUNG))
-80
-60
-40
-20
-0
Y-Achse auf userdefined Bereich von -1dB bis +1dB
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 38 von 40
Frequency
1.0Hz 3.0Hz 10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHz 30KHz 100KHz
DB(V(AUSGANGSSPANNUNG))
-1.0
-0.5
0
0.5
1.0
Ersetzen der Sinusspannungsquelle durch eine Pulsquelle (VPULSE/SOURCE) und testen die Reaktion der Schaltung auf ein symmetrisches Rechtecksignal mit f = 1kHz und einem Spitze-Spitze-Wert von 1V.
0
Ue
V3
TD = 0s
TF = 1nsPW = .5msPER = 1ms
V1 = 1V
TR = 1ns
V2 = 0V
Frequency
1.0KHz 3.0KHz 5.0KHz 7.0KHz 9.0KHz
V(UA)
0V
0.4V
0.8V
1.2V
13. Thyristor-Phasenanschnitts-Steuerung Thyristor 2N1595 Zur Zündung wird eine Pulsspannungs-quelle VPULSE verwendet. Sie liefert einen kurzen Zündimpuls mit der Pulsdauer von 10 Mikrosekunden und einer Anstiegs- bzw. Abfallzeit von je einer Mikrosekunde. Ihre Wiederholfrequenz ist natürlich 50 Hz und ihre „Phasenverschiebung “ wird über „DELAY“ eingestellt.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 39 von 40
Zusatzaufgaben: a) Simulieren
verschiedenrer„Anschnitwinkel“. b) Darstellung der Zündspannung
zwischen Gate und Katode des Thyristors in einem eigenen Diagramm ( „Voltage Differential markers verwenden)
14. Gegengekoppelter, zweistufiger Transistor-Breitbandverstärker Stromlaufplan mit Quellen und VdB-Markern:
Es handelt sich hier um zwei Stufen in Emitterschaltung, die galvanisch gekoppelt sind. Der Ausgang der zweiten Stufe (= ihr Kollektor) wird zum Emitter der ersten Stufe zurückgeführt. Dieses Signal wirkt gegenphasig und vermindert deshalb die Gesamtverstärkung. Aber diese Gegenkopplung stabilisiert auch die Arbeitspunkte, reduziert die Verzerrungen, verkleinert den Innenwiderstand des Ausganges und ergibt eine höhere obere Grenzfrequenz.
Eingangs- und Innenwiderstand der Schaltung betragen je 75 , die Versorgungsspannung (= eine Gleichspannungsquelle VDC/SOURCE) wird auf 12V eingestellt. Das Eingangssignal wird von einer Sinusquelle (VSIN/SOURCE) geliefert, Spitzenwert 100mV bei einer Frequenz von 1kHz für die Urspannung Transistoren :Q2N3904 bzw. Q2N3906)
„AC-Sweep“ Frequenzbereich von 1Hz bis 1GHz mit 100 Punkten pro Dekade beim logarithmischen Sweep.
Praktikum Schaltungssimulation Aufgaben
Seite 40 von 40
Bestimmung der Verstärkung in dB sowie der unteren und oberen Grenzfrequenz der Schaltung. Wiederholen der Simulation mit geänderten Werten für die beiden Koppelkondensatoren C1 und C2, um deren Einfluss auf den Frequenzgang und die untere Grenzfrequenz zu erkennen.
Zusatzaufgabe: „Simulation Settings“ Analyse „Time domain (Transient)“ Entfernen VdB-Marker aus der Schaltung und ersetzen durch „gewöhnliche Spannungsmarker“. Überprüfung der im vorigen Aufgabenteil ermittelten Wert der Verstärkung.
Steigern der Eingangsspannung soweit, bis am Ausgang denjenigen Punkt erreicht wird, bei dem deutlich sichtbare Verzerrungen auftreten.