1. Построение графика АПХ.

Проведем анализ по постоянному току. Получим график зависимости выходного напряжения от входного (рис.11) Для определения минимального допустимого входного напряжения стабилизатора найдем и обозначим параметры точки излома АПХ. Согласно графика первое значение 27.962 – это входное напряжение в точке излома; второе значение 26.576 – выходное напряжение стабилизатора в рабочем режиме.

Рис. 11. Точка перелома графика

2. Коэффициент стабилизации.

Найдем коэффициент стабилизации схемы по формуле (5), где  Slope=

.

3. Коэффициент сглаживания пульсаций.

Коэффициент сглаживания пульсаций находится по формуле (2).

Проведем анализ переходных процессов, графики которых представлены на рис. 12.

Рис. 12. Графики переходных процессов

Из графиков видно, что двойная амплитуда сигнала на входе равна 39-24=15, на выходе 32.5-27.5=5.

Подставляем полученные значения в формулу 2, тогда коэффициент сглаживания пульсаций:

.

4. Температурный коэффициент стабилизатора (ТКН).

Температурный коэффициент стабилизатора определяется по формуле 3 (Uвх=const, Iвх=const).

Воспользуемся динамическим анализом по постоянному току, изменяя температуру: сначала при Т₁=-10°С, затем при Т₂=50°С.

а)                                             б)

Рис. 13. Динамический анализ: а – Т₁=-10°С; б – Т₂=50°С

Подставляя полученные значения выходного напряжения при изменении температуры в формулу (3), получим:

.

Следовательно при повышении или понижении температуры на градус – изменения выходного напряжения составят не более 0.004 В (что соответствует 0.014% / градус).

5. Внутреннее сопротивление стабилизатора

Внутреннее сопротивление стабилизатора  находится по формуле (4) при неизменном входном напряжении Uвх=const. Воспользуемся динамическим анализом по постоянному току. Произведем измерения значения тока и напряжения в нагрузке, также зафиксируем их изменения при изменении сопротивления нагрузки.

а)                                                           б)

Рис. 14. Динамический анализ: а – при 990Ом; б – при 150Ом

На основе полученных данных определим внутреннее сопротивление стабилизатора по формуле (4):

.

6. Метод Монте-Карло

Для проведения анализа методом Монте-Карло необходимо задать разброс параметров пассивных элементов схемы (таблица 2).

Таблица 2.

Далее проведем анализ по постоянному току.

После ввода значений в окна параметров повторяем анализ по постоянному току, график стабилизации приведен на рис. 17 (количество выборок – 100).

Рис. 15. График анализа метода Монте-Карло

Из гистограммы видно, что наиболее часто встречающееся отклонение от номинала находится в диапазоне от 1,450 мк у.е. до 1,5 мк у.е. (32 раза).

Рис. 16. Гистограмма распределений

7. Выходное напряжение при крайнем положении движка и температуре 0°-50⁰С.

Рис. 17. Зависимость выходного напряжения от температуры окружающей среды

8. Выходное сопротивление стабилизатора.

Подключим к выходу вместо резистора нагрузки источник тока в направлении выходного тока стабилизатора и смоделируем выходную ВАХ.

Slope=-0.778. Модуль этого значения представляет собой выходное сопротивление стабилизатора Rвых=0.778 Ом.

Рис. 18. Нагрузочная характеристика стабилизатора

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с целью работы, изучить теоретические сведения о программном пакете схемотехнического моделирования Micro-Cap и типовых стабилизаторах постоянного напряжения.

2. Получить задание у преподавателя на исследование конкретной схемы КСН.

3. Включить компьютер, войти в программную среду Micro-Cap и создать заданную схему.

4. Провести необходимый анализ схемы с помощью средств Micro-Cap, получить соответствующие графики (например, входного и выходного напряжений и др.), определить параметры схемы, сделать выводы.

5. Подготовить отчет о работе.

Содержание отчета

1. Введение.

2. Цель работы.

3. Задание на моделирование.

4. Краткие теоретические сведения о полученных в задании схемах.

5. Анализ схем с помощью пакета Micro-Cap и интерпретация полученных результатов.

6. Заключение.

7. Список литературы.

1.6. Контрольные вопросы

1. Каковы преимущества схемотехнического моделирования с применением программных средств по сравнению с физическим экспериментом?

2. Что представляют собой математические модели радиоэлектронного объекта и его компонентов?

3. Основные характеристики программного пакета Micro-Cap.

4. Общие сведения о программе расчета параметров моделей аналоговых компонентов Model в пакете Micro-Cap.

5. Как создается схема в среде Micro-Cap?

6. Какие виды анализа схемотехнических устройств можно провести с помощью программы Micro-Cap.

7. Что представляют собой параметры источников вторичного электропитания?

8. Каковы достоинства и недостатки источников электропитания с непрерывным и импульсным регулированием?

9.Нарисуйте структурную схему КСН и объясните принцип ее работы?

10.Напишите формулу коэффициента стабилизации, поясните его назначение.