Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей
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 FilesOrCAD DemoCapturelibraryPSpice
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.
Использование моделей с h-параметрами
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
