З А Д А Н И Е № 1

ЗАДАНИЕ №1
по курсовому проектированию по дисциплине Автоматизированное проектирование
радиоэлектронных устройств
Студент группы
специальность
______________
Фамилия
Имя
Отчество
________
Руководитель курсового проектирования
._______________________
Срок проектирования с
по
________________________
1. Тема курсового проекта Моделирование и анализ
усилителя-корректора
.с
помощью
____________________
пакета
программ
OrCAD
PSpice
A/D
______________________________________________
2. Содержание проекта (какие графические работы и расчеты должны быть выполнены)
Чертеж схемы; загрузочный файл схемы; исправление ошибок в схеме; анализ по
переменному току; временной анализ; анализ шумов; анализ Фурье; статистический
анализ
__________
________________________________________
.
3. Особые дополнительные сведения
.
Технические характеристики усилителя-корректора.
.
Коэффициент усиления
40дБ.
Номинальное входное напряжение
2,5мВ
Входное сопротивление
47кОм
Напряжение питания
15В
Потребляемый ток
12мА
Рабочая температура
+10…+35
Схема усилителя-корректора представлена в Приложении1
.
АЧХ усилителя-корректора должна иметь вид представленном в Приложении2
.
Модели используемых элементов представлены в Приложении3
.
Пояснения для самоконтроля представлены в Приложении4
.
Данная схема взята из журнала Радио №3 1993г. стр. 27
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4. План выполнения курсового проекта:
Наименование элементов проектной работы
Сроки
Примечание
Отметка
о
выполнении
5. Курсовое проектирование закончено ________________________________________
6. Оценка проекта __________________________________________________________
Руководитель______________________
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Рис 1. Схема усилителя-корректора
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
К0,дБ
40
30
20
10
10
20
50 100 200 500 1к 2к 5к 10к 20к
Рис 2. АЧХ усилителя-корректора
f,Гц
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
*--------------------- 153UD2 operational amplifier ----------------------*
* connections: non-inverting input
*
| inverting input
*
| | positive power supply
*
| | | negative power supply
*
| | | | output
*
| | | | | compensation
*
| | | | | /\
.subckt 153UD2 1 2 3 4 5 6 7
*
c1 11 12 4.020E-12
dc 5 53 dx
de 54 5 dx
dlp 90 91 dx
dln 92 90 dx
dp 4 3 dx
egnd 99 0 poly(2) (3,0) (4,0) 0 .5 .5
fb 7 99 poly(5) vb vc ve vlp vln 0 848.7E3 -800E3 800E3 800E3 -800E3
ga 6 0 11 12 565.6E-6
gcm 0 6 10 99 176.7E-9
iee 10 4 dc 16.00E-6
hlim 90 0 vlim 1K
q1 11 2 13 qx
q2 12 1 14 qx
r2 6 9 100.0E3
rc1 3 11 1.768E3
rc2 3 12 1.768E3
re1 13 10 1.500E3
re2 14 10 1.500E3
ree 10 99 12.50E6
ro1 8 5 50
ro2 7 99 25
rp 3 4 10.05E3
vb 9 0 dc 0
vc 3 53 dc 4
ve 54 4 dc 4
vlim 7 8 dc 0
vlp 91 0 dc 50
vln 0 92 dc 50
.model dx D(Is=800.0E-18)
.model qx NPN(Is=800.0E-18 Bf=15)
.ends
.model KD503A D (IS=7.92e-13 N=1.11 RS=2.3 CJO=1.45p TT=2.19n
+ M=0.27 VJ=0.71 FC=0.5 BV=30 IBV=1e-11 EG=1.11 XTI=3)
.model KT3102a NPN(Is=5.258f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=86 Bf=185.1 Ne=7.428
+ Ise=28.21n Ikf=.4922 Xtb=1.5 Var=25 Br=2.713 Nc=2 Isc=21.2p Ikr=.25
+ Rb=52 Rc=1.65 Cjc=9.921p Vjc=.65 Mjc=.33 Fc=.5 Cje=11.3p Vje=.69
+ Mje=.33 Tr=57.71n Tf=611.5p Itf=.52 Vtf=80 Xtf=2)
.model KT3107a PNP(Is=6.545f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=86.5 Bf=105.5 Ne=8.56
+ Ise=7.735n Ikf=.1862 Xtb=1.5 Var=32 Br=1.62 Nc=2 Isc=3.35p Ikr=12m
+ Rb=39.1 Rc=.71 Cjc=12.83p Vjc=.65 Mjc=.33 Fc=.5 Cje=12.59p Vje=.69
+ Mje=.35 Tr=30.5n Tf=477.5p Itf=56m Vtf=35 Xtf=2)
.model KT502d PNP(Is=7.541f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=115 Bf=118.7 Ise=73.88f
+ Ne=1.396 Ikf=.1211 Nk=.5237 Xtb=1.5 Br=2.3 Isc=13.91f Nc=1.34
+ Ikr=2.077 Rb=15 Rc=1.2 Cjc=23.66p Mjc=.33 Vjc=.75 Fc=.5 Cje=26.53p
+ Mje=.33 Vje=.75 Tr=484.6n Tf=12.96n Itf=1 Xtf=2 Vtf=50)
.model KT503d NPN(Is=6.843f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=129 Bf=106.6 Ise=66.48f
+ Ne=1.384 Ikf=.8419 Nk=.6328 Xtb=1.5 Br=1.2 Isc=26.4p Nc=2.088
+ Ikr=1.637 Rb=6 Rc=1.538 Cjc=23.66p Mjc=.33 Vjc=.75 Fc=.5
+ Cje=30.84p Mje=.33 Vje=.75 Tr=648.9n Tf=12.74n Itf=1 Xtf=2 Vtf=30)
.model KPS104G NJF(VTO=-1.562 BETA=816.3u LAMBDA=8.83m IS=10f
+ RD=31 RS=31 CGD=2.2p CGS=3.2p FC=0.5 PB=1 )
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
После того, как вы создали загрузочный файл, если вы все сделали правильно, то при
проведения анализа .ОР выходном файле вы можете посмотреть информацию о рабочей точке, где
указаны напряжения VOLTAGE в узлах схемы NODE. Полученные вами результаты должны
приблизительно соответствовать приведенным ниже Таблице 1.
Таблица 1
**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION
TEMPERATURE = 25.000 DEG C
NODE
( 1)
( 5)
( 9)
( 13)
( 17)
( 21)
( X.9)
( X.13)
( X.90)
VOLTAGE
0.0000
1.5909
.3427
.6521
-5.1543
14.3200
0.0000
-.5935
-.5041
NODE
( 2)
( 6)
( 10)
( 14)
( 18)
( 22)
( X.10)
( X.14)
( X.91)
VOLTAGE
14.1040
15.0000
-.2815
-.0049
-14.3200
.0247
-.6058
-.5941
50.0000
NODE
( 3)
( 7)
( 11)
( 15)
( 19)
( 23)
( X.11)
( X.53)
( X.92)
VOLTAGE
1.2733
.8910
.4128
-.0031
-15.0000
-5.2299
14.3070
10.3200
-50.0000
NODE
( 4)
( 8)
( 12)
( 16)
( 20)
( X.8)
( X.12)
( X.54)
( X.99)
VOLTAGE
14.7830
.9668
.6521
-.0591
-5.2047
-5.2299
14.3070
-10.3200
-21.54E-06
После АС анализа полученный график коэффициента усиления в децибелах должен иметь
вид примерно как на рис 3.. Из этого графика можно сделать вывод, что схема не удовлетворяет
условию ТЗ. Для того, чтобы схема работала нормально необходимо провести параметрический
анализ, а именно, задать с помощью процедуры STEP PARAM изменение сопротивление резистора
R10 от 1кОм до 10кОм с шагом 1кОм. Проведя моделирование повторно, вы получите несколько
графиков зависимости коэффициента усиления от сопротивления резистора R10, представленных
на рис4. Вам необходимо выбрать из них такое сопротивление при котором график коэффициента
усиления будет выглядеть приблизительно как на рис5. В таблице 2 приведены значения
напряжений в узлах схемы после установки правильного значения R10.
Рис3. Коэффициент усиления(при R10=10kOm)
Рис4. Коэффициент усиления(при различных значениях R10)
Рис5. Коэффициент усиления(при правильном значении R10)
****
NODE
( 1)
( 5)
( 9)
( 13)
( 17)
( 21)
( X.9)
( X.13)
( X.90)
SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION
VOLTAGE
0.0000
1.5909
.3427
.6521
-.2148
14.3200
0.0000
-.5904
-.2167
NODE
( 2)
( 6)
( 10)
( 14)
( 18)
( 22)
( X.10)
( X.14)
( X.91)
VOLTAGE
14.1040
15.0000
-.2815
-989.1E-06
-14.3200
.0012
-.6025
-.5906
50.0000
Таблица 2
TEMPERATURE = 25.000 DEG C
NODE
( 3)
( 7)
( 11)
( 15)
( 19)
( 23)
( X.11)
( X.53)
( X.92)
VOLTAGE
1.2733
.8910
.4128
-393.0E-06
-15.0000
-.2473
14.3070
10.3200
-50.0000
NODE
( 4)
( 8)
( 12)
( 16)
( 20)
( X.8)
( X.12)
( X.54)
( X.99)
VOLTAGE
14.7830
.9668
.6521
-.0027
-.2364
-.2473
14.3070
-10.3200
-21.57E-06
***VARIANT 1***
.opt acct list node opts nopage reltol=.00001 TNOM=25
.width out=80
.temp 0 25 45
.OP
*.dc vin -1 1 0.1
*.tf v(17) vin
.ac dec 10 10 20K
*.tran 1u 8m
.PARAM A=2K
*.STEP PARAM A 1K 20K 1K
*.four 1k 20 V(1) V(17)
*.noise v(17) vin
*.MC 5 TRAN V(17,0) YMAX OUTPUT(ALL) RANGE(-1,1)
vin 0 1 ac 2.5m sin(0 2.5m 1k)
VCC 6 0 DC 15
VEE 19 0 DC -15
***CAPASISTOR*****
C1 0 1 400P
C2 2 5 47P
C3 0 13 50N
C4 13 14 0.21U
C5 16 17 33N
C6 22 23 47P
C7 6 0 .01U
C8 0 19 .01U
***RESISTORS***
R1 0 1 47K
R2 2 6 16K
R3 0 3 18.64K
R4 3 12 100K
R5 4 6 100
R6 10 19 6.8K
R7 7 12 62
R8 11 12 62
R9 12 13 11K
R10 0 14 {A}
R11 0 15 550
R12 15 16 11K
R13 17 20 100
R14 16 17 1MEG
R15 6 21 240
R16 18 19 240
RN 0 17 47K
***********DIODE************
D1 5 8 KD503A
D2 8 9 KD503A
D3 9 10 KD503A
*********TRANSISTORS***********
J1 2 1 3 KPS104G
Q1 5 2 4 KT3107a
Q2 6 5 7 KT3102a
Q3 19 10 11 KT3107a
Q4 17 21 6 KT502d
Q5 17 18 19 KT503d
.print dc V(17)
.print ac vm(17) vp(17)
.print noise onoise inoise
.print tran v(17)
.probe
********operational**************???????????????
X 14 15 21 18 20 22 23 153UD2
*
*--------------------- 153UD2 operational amplifier ----------------------*
* connections: non-inverting input
*
| inverting input
*
| | positive power supply
*
| | | negative power supply
*
| | | | output
*
| | | | | compensation
*
|||||/\
.subckt 153UD2 1 2 3 4 5 6 7
*
c1 11 12 4.020E-12
dc 5 53 dx
de 54 5 dx
dlp 90 91 dx
dln 92 90 dx
dp 4 3 dx
egnd 99 0 poly(2) (3,0) (4,0) 0 .5 .5
fb 7 99 poly(5) vb vc ve vlp vln 0 848.7E3 -800E3 800E3 800E3 -800E3
ga 6 0 11 12 565.6E-6
gcm 0 6 10 99 176.7E-9
iee 10 4 dc 16.00E-6
hlim 90 0 vlim 1K
q1 11 2 13 qx
q2 12 1 14 qx
r2 6 9 100.0E3
rc1 3 11 1.768E3
rc2 3 12 1.768E3
re1 13 10 1.500E3
re2 14 10 1.500E3
ree 10 99 12.50E6
ro1 8 5 50
ro2 7 99 25
rp 3 4 10.05E3
vb 9 0 dc 0
vc 3 53 dc 4
ve 54 4 dc 4
vlim 7 8 dc 0
vlp 91 0 dc 50
vln 0 92 dc 50
.model dx D(Is=800.0E-18)
.model qx NPN(Is=800.0E-18 Bf=15)
.ends
.model KD503A D (IS=7.92e-13 N=1.11 RS=2.3 CJO=1.45p TT=2.19n
+ M=0.27 VJ=0.71 FC=0.5 BV=30 IBV=1e-11 EG=1.11 XTI=3)
.model KT3102a NPN(Is=5.258f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=86 Bf=185.1 Ne=7.428
+ Ise=28.21n Ikf=.4922 Xtb=1.5 Var=25 Br=2.713 Nc=2 Isc=21.2p Ikr=.25
+ Rb=52 Rc=1.65 Cjc=9.921p Vjc=.65 Mjc=.33 Fc=.5 Cje=11.3p Vje=.69
+ Mje=.33 Tr=57.71n Tf=611.5p Itf=.52 Vtf=80 Xtf=2)
.model KT3107a PNP(Is=6.545f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=86.5 Bf=105.5 Ne=8.56
+ Ise=7.735n Ikf=.1862 Xtb=1.5 Var=32 Br=1.62 Nc=2 Isc=3.35p Ikr=12m
+ Rb=39.1 Rc=.71 Cjc=12.83p Vjc=.65 Mjc=.33 Fc=.5 Cje=12.59p Vje=.69
+ Mje=.35 Tr=30.5n Tf=477.5p Itf=56m Vtf=35 Xtf=2)
.model KT502d PNP(Is=7.541f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=115 Bf=118.7 Ise=73.88f
+ Ne=1.396 Ikf=.1211 Nk=.5237 Xtb=1.5 Br=2.3 Isc=13.91f Nc=1.34
+ Ikr=2.077 Rb=15 Rc=1.2 Cjc=23.66p Mjc=.33 Vjc=.75 Fc=.5 Cje=26.53p
+ Mje=.33 Vje=.75 Tr=484.6n Tf=12.96n Itf=1 Xtf=2 Vtf=50)
.model KT503d NPN(Is=6.843f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=129 Bf=106.6 Ise=66.48f
+ Ne=1.384 Ikf=.8419 Nk=.6328 Xtb=1.5 Br=1.2 Isc=26.4p Nc=2.088
+ Ikr=1.637 Rb=6 Rc=1.538 Cjc=23.66p Mjc=.33 Vjc=.75 Fc=.5
+ Cje=30.84p Mje=.33 Vje=.75 Tr=648.9n Tf=12.74n Itf=1 Xtf=2 Vtf=30)
.model KPS104G NJF(VTO=-1.562 BETA=816.3u LAMBDA=8.83m IS=10f
+ RD=31 RS=31 CGD=2.2p CGS=3.2p FC=0.5 PB=1 )
.end