Указания к лабораторной работе. Анализ усилителя мощности

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Анализ усилителя мощности

Цель работы: изучение особенностей моделирования электронных устройств на основе операционных усилителей.

 

Подготовка к работе

Изучить учебный материал по основам применения программ схемотехнического моделирования.

Программа работы

1. Ввести схему инвертирующего усилителя на основе операционного усилителя и комплементарных биполярных транзисторов (рис. 1). Рис. 1. Схема инвертирующего усилителя на основе операционного усилителя и комплементарных биполярных транзисторов

 

2. Задать уровень 3 (LEVEL 3) математической модели операционного усилителя. Эквивалентная схема этой математической модели представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Эквивалентная схема математической модели операционного усилителя уровня 3.

Элементы эквивалентной схемы описываются следующими соотношениями:

Здесь ROUTAC - выходное сопротивление по переменному току;

ROUTDC - выходное сопротивление по постоянному току;

A - коэффициент усиления без обратной связи на постоянном токе.

GBW - площадь усиления (произведение полосы пропускания на коэффициент усиления);

РМ - запас по фазе на частоте единичного усиления.

C - емкость коррекции;

SRP - максимальная скорость нарастания выходного напряжения;

SRN - максимальная скорость спада выходного напряжения;

CMRR - коэффициент подавления синфазного сигнала;

IOSC - выходной ток короткого замыкания;

VPS - максимальное выходное положительное напряжение;

VNS - максимальное выходное отрицательное напряжение.

3. Задать уровень 1 (LEVEL 1) математической модели каждого транзистора.

4. Задать параметры источников постоянного напряжения и резисторов усилителя. Подключить ко входу усилителя источник синусоидального напряжения (Sine sourse) c амплитудным напряжением 1 В и частотой 1 кГц.

5. Записать математическое выражение для коэффициента усиления усилителя по напряжению для нижних частот и для зависимости выходного напряжения от входного.

6. Рассчитать коэффициент усиления и выходное напряжение.

7. Выполнить анализ переходного процесса в усилителе (режим Transient) и убедиться в отсутствии значительных нелинейных искажений выходного сигнала.

8. По результатам анализа переходного процесса определить коэффициент усиления усилителя по напряжению для нижних частот и сравнить с результатом расчета п.6.

9. Уменьшить сопротивление в цепи отрицательной обратной связи в два раза.

10. Повторить пункты 6-8.

11. Установить исходное значение сопротивления в цепи отрицательной обратной связи.

12. Увеличить сопротивление во входной цепи усилителя в четыре раза.

13. Повторить пункты 6-8.

18. Сделать выводы по работе и подготовить отчет.

Указания к лабораторной работе

1. При определении сопротивления нагрузочного резистора следует ориентироваться на его малое влияние на выходные сигналы. Сопротивления других резисторов должны обеспечить усиление входных сигналов без существенных искажений.

2. При записи математических выражений для коэффициента усиления усилителя по напряжению и для зависимости выходного напряжения от входного рекомендуется использовать допущение, согласно которому операционный усилитель является идеальным.