OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей - [120]
Снова выполните анализ на PSpice. Нет необходимости изменять тип анализа или значения частоты. В Probe получите значение V(5) при f=100 кГц. Оно должно составлять 8,803 мВ. Теперь получим график
20·lg(V(5)/8,803 mV).
Используйте курсор, чтобы найти частоту снижения на 3 дБ, которая должна теперь составлять f=40 МГц. Пожертвовав коэффициентом усиления, мы повысили частоту снижения на 3 дБ, расширив полосу пропускания.
16. Операционные усилители в Capture
Идеальный операционный усилитель был представлен в главе 5 (рис. 5.1). Использование этой модели в Capture почти тривиально, но мы повторим задачу, показанную на рис. 5.4, для введения в более сложные модели.
Неинвертирующие усилители на идеальных операционных усилителях
Используйте Capture, чтобы создать новый проект с именем idealop. Схема должна быть такой же, как на рис. 5.4 (неинвертирующий усилитель на идеальном ОУ). Источник напряжения, управляемый напряжение Е имеет в PSpice четыре полюса и подключен, как показано на рис. 16.1. Задайте V>s=1 В, R>i=1 ГОм, R>1=1 кОм, R>2=1 кОм и коэффициент усиления E>1 в 200 000 как в примере в главе 5. Для простоты выберите источник напряжения типа VDC.
Рис. 16.1. Идеальный ОУ в Capture
Подготовьте моделирование на PSpice, выбрав анализ параметров смещения в новой конфигурации моделирования с именем idealops. Проверьте поле (.ОР) с детальной информацией о параметрах смещения и поле (.TF) для получения коэффициента передачи в режиме малого сигнала от входного источника V_s на выход (переменная V(3)). Проведите моделирование, проверьте ошибки в выходном файле, затем распечатайте часть выходного файла, показанную на рис. 16.2. Результаты должны быть идентичны полученным в главе 5: V(1)=1,0000 В, V(2)=1,0000 В, V(3)=9,9995 В, через V>s протекает пренебрежимо малый ток в -5,000Е-14 А. Вспомним, что отрицательное значение тока означает, что положительный ток проходит в направлении от положительного полюса источника. Отношение V(3)/V_Vs=1,000Е+01 означает, что напряжение на узле 3 равно 10 В, однако здесь отношение округлено, более точным является приведенное ранее значение.
>**** 10/05/99 15:57:25 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************
>** circuit file for profile: idealops
>*Libraries:
>* Local Libraries :
>* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:
>.lib nom.lib
>*Analysis directives:
>.OP
>.TF V([3]) V_Vs
>.PROBE
>*Netlist File:
>.INC "idealop-SCHEMATIC1.net"
>*Alias File:
>**** INCLUDING idealop-SCHEMATIC1.net ****
>* source IDEALOP
>E_E1 3 0 1 2 200E3
>R_R2 3 2 9k
>R_R1 2 0 1k
>R_Ri 1 2 1G
>V_Vs 1 0 1V
>**** RESUMING idealop-SCHEMATIC1-idealops.sim.cir ****
>.INC "idealop-SCHEMATIC1.als"
>**** INCLUDING idealop-SCHEMATIC1.als
>**** .ALIASES
>E_E1 E1(3=3 4=0 1=1 2=2 )
>R=R2 R2(1=3 2=2 )
>R_R1 R1(1=2 2=0 )
>R_Ri Ri(1=1 2=2 )
>V_Vs Vs(+-1 -=0 )
>_ _(1=1)
>_ _(2=2)
>_ _(3=3)
>_ _(4=4)
>.ENDALIASES
>**** RESUMING idealop-SCHEMATIC1-idealops.sim.cir ****
>.END
>**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С
>NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
>( 1) 1.0000 ( 2) 1.0000 ( 3) 9.9995
>VOLTAGE SOURCE CURRENTS
>NAME CURRENT
>V_Vs -5.000E-14
>TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-14 WATTS
>**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
>NAME E_E1
>V-SOURCE 1.000E+01
>I-SOURCE -1.000Е-03
>**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS
>V(3)/V_Vs = 1.000E+01
>INPUT RESISTANCE AT V_Vs = 2.000E+13
>OUTPUT RESISTANCE AT V(3) = 0.000E+00
Рис. 16.2. Выходной файл для идеального ОУ
Необходимо дополнить рис. 16.1, отметив на нем направления токов и согласовав знаки так, чтобы выполнялся закон Кирхгофа. Например, поскольку V>2,0=1 В, ток через R>1 должен быть равен 1 мА и направлен по стрелке на рис. 16.1. Поскольку V>3,2=V(3)–V(2)=9,9995 В–1,0000 В=8,9995 В, ток через R>2=1 мА (округленное значение) и проходит в указанном на рис. 16.1 направлении. Отметим также, что V>1,2=0 В (округленное значение), поскольку R>1=1 ГОм. Как и ожидалось, входное сопротивление очень велико, а выходное сопротивление почти равно нулю.
Операционные усилители с дифференциальным входом
Используем модель, приведенную на рис. 5.6, для другого примера, в котором исследуется идеальный ОУ. Назовем этот проект idealdif и используем следующие элементы: V>a=3 В, V>b=10 В, R>1=5 кОм, R>i=1 ГОм, R>2=10 кОм, R>3=5 кОм, R>4=10 кОм, коэффициент усиления Е1 равен 200 000. Схема с пронумерованными узлами показана на рис. 16.3. Для моделирования используйте имя Idealdf и выполните анализ параметров смещения. Включите команды .ОР и .TF с входным источником V>s и выходной переменной V(3).
Рис. 16.3. Модель усилителя с дифференциальным входом
Вспомним, что в этом примере выходное напряжение предполагается равным 2(Vb-Va). Результаты анализа, показанные на рис. 16.4, подтверждают это. Используя значения напряжений, полученные на различных узлах, вычислите ток в каждом резисторе. В качестве упражнения покажите на вашем рисунке напряжение на каждом узле и величины и направления всех токов.
>**** 09/03/99 09:37:26 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************
>** circuit file for profile: Idealdf
>*Libraries: