Чтение онлайн

Рис. 9.16. Передаточная характеристика схемы на рис. 9.14 

Мы рассмотрели теорему о максимальной мощности для схем постоянного и переменного тока. В обоих случаях устанавливалась нагрузка и затем проводился анализ. Если мы изменяли значение нагрузки во входном файле, то анализ приходилось выполнять снова. Существует, однако, способ изменения нагрузки в рамках одного анализа. Опишем его.

На схеме (рис. 9.17) показан источник постоянного напряжения в 12 В с внутренним сопротивлением Ri=5 Ом, подключенный к переменному нагрузочному резистору RL. Чтобы реализовать переменный резистор RL, необходимо использовать команду .MODEL для резистора. Она выглядит следующим образом:

Рис. 9.17. Схема для исследования максимальной мощности при изменении сопротивления нагрузки

где RL — выбранное имя модели и RES — тип вызываемой модели. Использование модели позволяет нам включить RL в качестве варьируемого параметра в команду .DC sweep, показав диапазон значений для сопротивления. Команда при этом выглядит следующим образом:

Здесь RES — имя варьируемой переменной, запись RL(R) использует выбранное нами имя модели, a (R) имя прибора, которым в данном случае является резистор. Весь входной файл:

Обратите внимание на команду RLOAD. Последний заданный в ней параметр — масштабный множитель 1. Это необходимое значение, без которого анализ не будет работать. Целью введения этого параметра в команду является стремление учесть различные множители, например, когда имеется несколько резисторов, использующих одну модель.

Выполните анализ и получите график

I(RI)·V(2),

представляющий собой мощность, выделяемую в резисторе нагрузки. Убедитесь, что максимум приходится на значение R=5 Ом, подставив RLOAD=5 Ом. Используйте курсор, чтобы показать, что Рmax=7,2 Вт. Этот график показан на рис. 9.18.

Рис. 9.18. Зависимость мощности от сопротивления

В начальных главах мы не использовали при анализе транзисторных схем встроенную модель для плоскостного биполярного транзистора (BJT). Хотя одно из основных преимуществ PSpice заключается в широком диапазоне и многосторонности встроенных моделей, в то же время эти сложные модели могут напугать начинающего пользователя. Например, встроенная модель Q для биполярного транзистора содержит 40 параметров, которые могут быть определены пользователем. Если вы посмотрите раздел «Q — биполярный транзистор» в приложении D, то увидите, насколько всесторонними являются эти параметры.

Многие из них вам, вероятно, совершенно не знакомы и выходят за рамки нашего обсуждения.

Чтобы представить модель биполярного транзистора, мы используем схему смещения усилителя с ОЭ, представленную на рис. 9.19. Такую схему вы могли бы использовать, если бы вам пришлось исследовать выходные характеристики биполярного транзистора в лаборатории. Вы получили бы подобную характеристику, поддерживая постоянным входной ток IВ при изменении напряжения VCE. Большинство студентов знакомо с этим экспериментом. Рассмотрим теперь этот эксперимент с точки зрения PSpice. Мы вызываем транзистор Q1 и используем имя модели BJT. При использовании этих обозначений необходимая команда примет вид:

Рис. 9.19. Схема для снятия выходных характеристик усилителя ОЭ на биполярном транзисторе

Узлы приводятся в последовательности коллектор, база, эмиттер. Команда ввода модели:

где запись BJT выбрана в соответствии с нашим обозначением Q1, a NPN — тип модели для npn– транзистора. Получится следующий входной файл:

 

Проведите анализ и получите график -I(RL). Знак минус правилен относительно команды ввода RL, показанной в файле. Используйте режим курсора, чтобы найти ICmax. Вы должны получить ICmax=2,07 мА. Характеристика показана на рис. 9.20. Удалите эту кривую и получите график I(RS), чтобы посмотреть входной ток IB. Проверьте, что его максимальное значение IВ=20,7 мкА. Из двух полученных значений можно вычислить hFE=100, что соответствует параметру BF, приведенному в модели. При необходимости вы можете задавать другие значения для BF в некоторых моделях транзистора (см. список всех параметров транзистора в разделе «Q — биполярный транзистор» приложения D).

Рис. 9.20. Выходная характеристика для схемы на рис. 9.19

Входные характеристики могут быть получены из входного файла, который ссылается на встроенную модель следующим образом:

Из рис. 9.21 видно, что для этой модели npn– транзистора значение VBE в активной области составляет около 0,8 В. Поскольку оно приблизительно на 0,1 В выше, чем то же значение в применявшейся нами ранее собственной модели для BJT, стандартная модель даст результаты, которые несколько отличаются от полученных ранее.