Ознакомительная версия.
ВJТ Flip-flop (Q1 on)
VCC 3 0 12V
VBB 6 0 -12V
RC1 3 3 2.2k
RC2 3 4 2.2k
R1 2 5 15k
R2 4 1 15k
R3 1 6 100k
R4 5 6 100k
Q1 2 1 0 QN
Q2 4 5 0 QN
.MODEL QN NPN(IS=1E-9 BF=30 BR=1 TF=0.2ns TR=5ns)
.NODESET V(2)=0.15V; guess for Q1 on (in saturation)
.OP
.opt nopage
.DC VCC 12V 12V 12V
.PRINT DC I(RC1) I(RC2) I(R1) I(R2)
.END
**** BJT MODEL PARAMETERS
QN
NPN
IS 1.000000E-09
BF 30
NF 1
BR 1
NR 1
TF 200.000000E-12
TR 5.000000E-09
VCC I(RC1) I(RC2) I(R1) I(R2)
1.200E+01 5.421E-03 6.742Е-04 1.050E-04 6.742E-04
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) .4037 ( 2) .0736 ( 3) 12.0000 ( 4) 10.5170
( 5) -1.5012 ( 6) -12.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -6.095E-03
VBB 2.290E-04
TOTAL POWER DISSIPATION 7.59E-02 WATTS
**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS
NAME Q1 Q2
MODEL QN QN
IB 5.50E-04 -1.05E-09
IС 5.32E-03 1.02E-09
VBE 4.04E-01 -1.50E+00
VBC 3.30E-01 -1.20E+01
VCE 7.36E-02 1.05E+01
BETADC 9.66E+00 -9.78E-01
GM 2.19Е-01 0.00E+00
RPI 1.29E+02 3.00E+13
RX 0.00E+00 0.00E+00
RO 7.40E+01 1.00E+12
СВЕ 4.65E-11 2.00E-22
CBC 6.76E-11 5.00E-21
CJS 0.00E+00 0.00E+00
BETAAC 2.83E+01 0.00E+00
CBX/CBX2 0.00E+00 0.00E+00
FT/FT2 3.06E+08 0.00E+00
Рис. 10.24. Выходной файл для схемы на рис. 10.22 с другим начальным состоянием
Симметричный мультивибратор
Симметричный мультивибратор с коллекторными связями представляет собой автогенератор. Эта схема может быть трудна для анализа на PSpice, поскольку при некоторых наборах параметров процесс итераций может не сходиться. На рис. 10.25 представлена симметричная схема, содержащая два транзистора BJT с коэффициентом усиления hFE=80. Мы можем вычислить период колебания по формуле
Т = 0,6930(R1C1 + R2C2) = 1,386RC.
Рис. 10.25. Мультивибратор с коллекторными связями
Примем для параметров схемы соотношения R1=R2=R и С1=С2=С при использовании стандартных значений для резисторов и конденсаторов R=56 кОм и С=100 пФ. Для нашего примера это дает значения периода Т=7,762 мкс и частоты f=128,8 кГц. Входной файл:
Astable Multivibrator
VCC 5 0 5V
RC1 5 1 1k
RC2 5 2 1k
R1 5 3 56k
R2 5 4 56k
C1 1 4 100pF
C2 2 3 100pF
Q1 1 3 0 QN
Q2 2 4 0 QN
.MODEL QN NPN (IS = 1E-12 BF = 80 BR=1 TF = 0.2ns TR=5ns)
.NODESET V(1)=0 V(3)=0
.OP
.OPT nopage
.PRINT DC 1(RC1) I(RC2) I(R1) I(R2)
.TRAN 0.18us 18us
.PROBE
.END
Заслуживает обсуждения команда .TRAN. Поскольку период, как известно, составляет немногим более 7 мкс, анализ должен проводиться на интервале до 20 мкс, чтобы дать колебаниям установиться. Когда использовалось время 20 мкс, итерации не сходились и графики были неверными. Попытки использовать другой шаг также были неудачны. Однако существуют некоторые комбинации, при которых получаются удовлетворительные результаты. Например, интервал 18 мкс при шаге 0,18 мкс дает хорошие результаты. Временная диаграмма для напряжения на коллекторе показана на рис. 10.26, для напряжения на базе — на рис. 10.27. При использовании курсора вы можете убедиться, что Т=7,865 мкс и, соответственно, f=127 кГц. Эти значения близки к значениям, полученным нами при расчете. Напряжения смещения для малосигнального режима и начальные значения для напряжений в переходном процессе показаны в выходном файле (рис. 10.28).
Рис. 10.26. Напряжения на коллекторах транзисторов для схемы на рис. 10.25
Рис. 10.27. Напряжения на базах транзисторов для схемы на рис. 10.25
Astable Multivibrator
VCC 5 0 5V
RC1 5 1 1k
RC2 5 2 1k
R1 5 3 56k
R2 5 4 56k
C1 1 4 100pF
C2 2 3 100pF
Q1 1 3 0 QN
Q2 2 4 0 QN
.MODEL QN NPN(IS=1E-12 BF=80 BR=1 TF=0.2ns TR=5ns)
.NODESET V(1)=0 V(3)=0
.OP
.opt nopage
.PRINT DC I(RC1) I(RC2) I(R1) I(R2)
.TRAN 0.18us 18us
.PROBE
.END
**** BJT MODEL PARAMETERS
QN
NPN
IS 1.000000E-12
BF 80
NF 1
BR 1
NR 1
TF 200.000000E-12
TR 5.000000E-09
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) .1452 ( 2) .1452 ( 3) .5770 ( 4) .5770
( 5) 5.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -9.868E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 4.93E-02 WATTS
**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS
NAME Q1 Q2
MODEL QN QN
IB 7.90E-05 7.90E-05
IС 4.85E-03 4.85E-03
VBE 5.77E-01 5.77E-01
VBC 4.32E-01 4.32E-01
VCE 1.45E-01 1.45E-01
BETADC 6.15E+01 6.15Е+01
BETAAC 7.97E+01 7.97E+01
**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) .1452 ( 2) .1452 ( 3) .5770 ( 4) .5770
( 5) 5.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -9.868E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 4.93E-02 WATTS
Рис. 10.28. Выходной файл с результатами анализа схемы на рис. 10.25
Мультивибратор с эмиттерными связями на биполярных транзисторах
На рис. 10.29 показан мультивибратор с эмиттерными связями, использующий стандартные компоненты. Его подробный анализ приведен в книге Millman, Taub, Pulse, Digital, and Switching Waveforms. При анализе принимается, что Q1 насыщается, a Q2 — нет. Мы устанавливаем начальное напряжение на коллекторе Q1 равным 25 В. Вы можете попробовать несколько различных значений напряжения в команде .nodeset и сравнить результаты. Теоретический анализ дает для периода колебаний значение Т=145,6 мкс.
Рис. 10.29. Мультивибратор с эмиттерными связями
В качестве упражнения создайте собственный входной файл для этой схемы. Убедитесь, что результаты, полученные в Probe, дают Т=151,4 мкс. Графики напряжений на коллекторе показаны на рис. 10.30. Обратите внимание, что по оси X выбран временной интервал от 0,6 до 1,0 мс. Выходной файл показан на рис. 10.31
Рис. 10.30. Напряжения на коллекторах для схемы на рис. 10.29
**** 07/27/99 15:53:59 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) ***********
Emitter-coupled multivibrator
VCC 4 0 30V
R1 4 2 10
R2 2 0 20
R3 2 3 1k
RC1 4 3 1k
RC2 4 8 200
RE1 1 0 3.3k
RE2 7 0 3.3k
C1 2 0 0.1uF
C2 1 7 0.1uF
Q1 3 2 1 QN
Q2 8 3 7 QN
.MODEL QN NPN(IS=1E-12 BF=30 BR=1 TF=0.2ns TR=5ns)
.NODESET V(3)=25V
.OP
.opt nopage
.PRINT DC I(RC1) I(RC2) I(RE1) I(RE2)
.TRAN 0.5us 1ms
.PROBE
.END
**** BJT MODEL PARAMETERS
QN
NPN
IS 1.000000E-12
BF 30
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 19.4310 ( 2) 20.0120 ( 3) 22.0520 ( 4) 30.0000
( 1) 21.4680 ( 8) 28.7410
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -1.013E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 3.04E+01 WATTS
**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS
NAME Q1 Q2
MODEL QN QN
IB 1.90E-04 2.10E-04
IС 5.70E-03 6.30E-03
VBE 5.81E-01 5.84E-01
VBC -2.04E+00 -6.69E+00
VCE 2.62E+00 7.27E+00
BETADC 3.00E+01 3.00E+01
BETAAC 3.00E+01 3.00E+01
**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 19.4310 ( 2) 20.0120 ( 3) 22.0520 ( 4) 30.0000
( 7) 21.4680 ( 8) 28.7410
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -1.013E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 3.04Е+01 WATTS
Рис. 10.31. Выходной файл с результатами анализа схемы на рис. 10.29
10.1. Снимите входные и выходные характеристики библиотечного pnp- транзистора 2N3251 (hFE=180). Используйте схемы для снятия характеристик npn-транзисторов, представленные на рис. 10.1 и 10.3. Разработайте входной файл, позволяющий получить графики в Probe. Создайте метки для идентификации кривых.
10.2. а) В схеме на рис. 10.32 hFE= 100. Найдите точку покоя, используя PSpice; затем сравните результаты с вашими вычислениями, приняв VBE=0,7 В. б) при анализе на PSpice примите, что hFE=50 и найдите точку покоя.
Ознакомительная версия.
