glava
     

Cilji vaje:

  • narisati enostopenjski ojačevalnik,
  • določiti vrednosti elementov,
  • narediti enosmerno, izmenično in temperaturno analizo vezja.

Enostopenjski ojačevalnik - analize

Enosmerna analiza vezja

Za enosmerno analizo vezja bomo uporabili enostopenjski tranzistorski ojačevalnik v A razredu. Dobro vemo, da je potrebno za pravilno delovanje ojačevalne stopnje najprej zagotoviti enosmerne razmere. V praksi sestavimo vezje, priključimo enosmerno napajalno napetost in z volt metrom merimo napetosti. To bi lahko napravili tudi s programom Multisim še mnogo lažje, saj lahko priključimo več inštrumentov v vezje. S tem pa bi poslabšali preglednost vezja. Program omogoča elegantnejšo rešitev enosmernih razmer s t.i. DC Operating Point Analysis oziroma enosmerno analizo.

Sestavili bomo enostopenjski ojačevalnik v A razredu:

f

  1. Najprej izberemo velikost in obliko delovne površine. Kliknemo na Options/Sheet Properties, v Workspace izberemo velikost A4 in Landscape.
  2. Na delovno površino postavimo glavo dokumenta. Kliknemo na Place/Ttitle Block in izberemo Glava1
  3. Označimo glavo dokumenta iz izberemo izberemo Edit/Properties. V polje Title vpišemo Vaja 5, v polje Description vpišemo ENOSTOPENJSKI OJACEVALNIK – Analize
  4. Na delovno površino postavimo:

upore (Basic, RESISTOR, 5%),
elektrolitska kondenzatorja (Basic, CAP_ELECTROLIT),
tranzistor 2N2222A (Transistors, BJT_NPN)
enosmerni izvor DC_POWER za napajanje vezja (Sources, POWER SOURCES), ki ga postavimo povsem desno na delovno površino,
izmenični izvor AC_VOLTAGE  (Sources, SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES)
mase GROUND (Sources, POWER SOURCES).

  1. Amplitudo izmeničnega izvora nastavimo z dvoklikom na simbol. V oknu izberemo Value in v polje Voltage(Pk) vpišemo 10. Desno od polja s klikom na puščici izberemo mV. Po istem postopku nastavimo napetost 12V enosmernemu izvoru.

f

  1. Povežemo vse elemente razen enosmernega izvora.
  2. Ker smo enosmerni izvor postavili skrajno desno na delovno površino, ga ne bomo povezali na klasičen način, ampak bomo ustvarili nevidno povezavo. Desno od kolektorskega upora postavimo spojišče s klikom na Place/Junction. Povežemo spojišče s povezavo med R1 in R2. Z dvoklikom na novo povezavo v oknu Net (vozlišče) v polje Net name vpišimo Vcc in potrdimo polje Show. Zapremo okno s klikom na gumb OK.

f

  1. Na enak način postavimo spojišče nad enosmerni izvor in ga povežemo. Vozlišče poimenujemo Vcc. Poimenujmo tudi povezavo med C2 in R4 z izhod.

 

Net - vozlišče
Povezave, ki spajajo določene elemente, se imenujejo Net ali vozlišča. Program označuje vozlišča s številkami. Povezave z maso so označene s številko 0 in jo ni priporočeno spreminjati. Ostale povezave lahko poljubno spreminjamo. Mi  smo preimenovali povezavo, ki ji je program že določil svojo številko, z besedilom Vcc.

  1. Za vse prikaz vseh povezav kliknemo v menijski vrstici na Options/Sheet properties, kliknemo na Circuit in pod Net names potrdimo Show All.
  2. Shranimo datoteko v delovno mapo z imenom Vaja 5
  3. Za enosmerno analizo vezja izberemo v menijski vrstici Simulate/Analysis/DC Operating Point
  4. Na levi strani okna pod Variable in Circuit imamo prikazane vse spremenljivke vozlišč vezja, na desni strani pod Selected variables for analysis pa spremenljivke vozlišč za analizo. Na levi strani kliknemo na ime vozlišča $1 in kliknemo na gumb Add.  Enako naredimo za vsa ostala vozlišča $2, $3, $izhod in $Vcc. Analizo posameznega vozlišča lahko odstranimo tako, da pod Selected variables for analysis kliknemo na vozlišče ter ga odstranimo s klikom na gumb Remove.

    f

  5. Ko smo izbrali vozlišča za enosmerno analizo, kliknemo na gumb Simulate. Kot rezultat enosmernih razmer v vezju se odpre okno s prikazanimi meritvami v izbranih točkah. Izmerjene napetosti so vedno napetosti proti masi oziroma proti vozlišču 0.

    f


  6. Po ogledu rezultatov analize zapremo okno. Rezultate analize lahko ponovno prikažemo z izbiro View/Grapher.
  7. Datoteko shranimo z imenom Vaja 5.
  8. Kontrola delovanja enostopenjskega ojačevalnika

    Do sedaj smo se ukvarjali le z enosmernimi razmerami v vezju. Zanima nas še, kakšna bo oblika signala na izhodu ojačevalnika in kolikšno je ojačanje vezja.

  9. Za opazovanje oblike vhodnega in izhodnega signala bomo postavili na delovno površino osciloskop. Kliknemo na Simulate/Instruments/Oscilloscope. Postavimo ga desno od vezja.
  10. f

  11. Vhod A osciloskopa povežemo z izmeničnim generatorjem, vhod B pa priključimo na povezavo z imenom Izhod.
  12. Za razločevanje vhodnega in izhodnega signala na osciloskopu bomo pobarvali povezavo izhodnega signala. Z desnim klikom na povezavo vhoda B osciloskopa se prikažejo možnosti in izberemo Wire Color… V oknu Colors izberemo modro barvo. Zapremo okno s klikom na gumb OK.

    f

  13. Pred pričetkom simulacije moramo opraviti nastavitve na osciloskopu. Z dvoklikom na sliko osciloskopa se prikaže zaslon osciloskopa.
  14. f

  15. Na osciloskopu kliknemo na gumb Reverse in nastavimo:
  16. Timebase         200us/Div
    Channel A       5mV/Div, DC
    Channel B        500mV/Div, DC
    Trigger Auto

  17. Simulacijo zaženemo s pritiskom na tipko F5. Na zaslonu osciloskopa vidimo vhodni signal v rdeči barvi in izhodni signal v modri barvi. Simulacijo zaustavimo s ponovnim pritiskom na tipko F5.
  18. Za merjenje ojačanja enostopenjske ojačevalne stopnje si bomo pomagali s tako imenovanima markerjema. V zgornjem levem delu osciloskopa opazimo rdeč trikotnik z vpisano številko1 (marker 1), desno pa moder trikotnik s številko 2 (marker 2). Povlečemo marker 1 nad maksimalno vrednost vhodnega signala in poiščemo maksimalno vrednost, ki je prikazana v merilnem oknu pod Channel_A. Enako naredimo še z vlečenjem markerja 2 za maksimalno vrednost izhodnega signala, ki je prikazan v merilnem oknu pod Channel_B v tretji vrstici.
  19. S pomočjo izmerjenih vrednosti izračunamo ojačanje:
  20.     

    Temperaturna analiza vezjaf

    V tem delu si bomo ogledali, kako se spreminja delovna točka tranzistorja s spreminjanjem temperature. Opazovali bomo le napetost na kolektorju tranzistorja, oziroma napetost povezave 3. Najprej odstranimo osciloskop s povezavama vhodov A in B iz predhodnega primera.

  21. Izberemo Simulate/Analysis/Temperature SweepOdpre se okno Temperature Sweep Analysis.

    f

  22. Izberemo Analysis Parameters in vpišemo v polja:
  23. Start                0˚C      začetna temperatura 0˚C
    Stop                50        končna temperatura 50˚C
    # of points        pustimo nespremenjeno
    Increment         1          povečevanje temperature za 1˚C

  24. kliknemo na gumb More >> in izberemo pri Analysis To Sweep DC Operating Point
  25. V istem oknu Temperature Sweep Analysis izberemo Output.
  26. f

  27. Opazovali bomo spremembo napetosti UCE, oziroma vozlišče $3, zaradi spremembe temperature. Zato bomo izbrali vozlišče v levem delu okna in ga z klikom na Add prenesli v desni del okna.

    f

  28. Za začetek simulacije kliknemo na gumb Simulate. Ko se simulacija izvede, se prikaže okno Graph Viewer z rezultati. V levem stolpcu je prikazana spremenljivka vozlišča in temperatura, v desnem stolpcu pa napetost na kolektorju tranzistorja oziroma napetost vozlišča 3.

    f

  29. Rezultati so prikazani v obliki tabele. Prikažimo temperaturno odvisnost napetosti na kolektorju v grafični obliki. Program omogoča, da tabelo izvozimo v Microsoft Office Excel in jo prikažemo v obliki grafa. V oknu Grapher View izberemo Tools/Export to Excel. Odpre se opozorilno okno Multisim 8, v katerem sporoča, da se bo tabela prenesla v Excel. Potrdimo OK.

    f

     

  30. Za prikaz grafa moramo nekoliko popraviti zapise na delovnem listu.

    f

  31. Izberemo Urejanje/Zamenjaj

    f

  32. V oknu Najdi in zamenjaj vpišemo v polje Najdi $3, Temperature=, polje Zamenjaj z: pustimo prazno. Kliknemo na gumb Zamenjaj vse in nato na gumb Zapri. Na enak način zamenjajmo v drugem stolpcu piko z decimalno vejico.
  33. Za ustvarjanje grafikona bomo uporabili čarovnika. Izberemo Vstavljanje/Grafikon. Odpre se okno Čarovnik za grafikone. Pod Vrsta grafikona izberemo Črtni, v Podvrsta grafikona pa izberemo prvega. Kliknemo na gumb Naprej.

    f

  34. V naslednjem koraku čarovnika potrdimo Nizi v Stolpcih in kliknemo na ikono Obseg podatkov.

    f

  35. Z vlečenjem miške označimo vse celice z merjenimi napetosti. V oknu Izvorni podatki se prikaže obseg podatkov =List1!$B$1:$B$51. Pritisnemo na tipko Enter.

    f

  36. V oknu čarovnika izberemo Niz. Kliknemo na ikono Oznake osi kategorije (x). Z vlečenjem miške označimo vse celice s temperaturami, pritisnemo tipko Enter. V oknu Izvorni podatki že vidimo grafičen prikaz temperaturne odvisnosti kolektorske napetosti.
  37.  

    f

  38. Za dokončanje grafa kliknemo na gumb Dokončaj.
  39. Na delovnem listu papirja se pojavi graf, ki prikazuje temperaturno odvisnost napetosti na kolektorju tranzistorja.

 

f

Vaja za napredne

Dodajte emitorski upor 180Ώ in prikažite na enem grafu temperaturno odvisnost brez emitorskega upora in z emitorskim uporom.

f

 

Navodila
MultiSim - 01 - Osnove programa MultiSim
MultiSim - 02 - Analogno vezje
MultiSim - 03 - Digitalna TTL vezja
MultiSim - 04 - Uporaba instrumentov
MultiSim - 05 - Enostopenjski ojačevalnik - analize
MultiSim - 06 - Digitalni virtualni instrumenti
MultiSim - 07 - Analizator
MultiSim - 08 - Časovnik 555

Izhod

 

 

na vrh