OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

NODE VOLTAGE NODE  VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) .0100   ( 2)  .0097   ( 3) .0085   ( 4) .0005

( 5) -.0840  ( 3A) .0085

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

vs  -3.256E-06

VO   1.079E-06

TOTAL POWER DISSIPATION 3.26E-08 WATTS

**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES

NAME      E

V-SOURCE -2.313E-05

I-SOURCE -1.079E-06

**** CURRENT-CONTROLLED CURRENT SOURCES

NAME F

I-SOURCE 8.634E-05

**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS

V(5)/vs = -8.402E+00

INPUT RESISTANCE AT vs = 3.071E+03

OUTPUT RESISTANCE AT V(5) = 9.987Е+02

Рис. 10.19. Выходной файл с результатами анализа схемы на рис. 10.18

Фазовые соотношения в усилителе с общим эмиттером

Когда в усилителе с ОЭ для стабилизации параметров смещения используется эмиттерный резистор R_Е, он шунтируется конденсатором С_Е с такой емкостью, чтобы на частоте входного сигнала эмиттер можно было бы считать заземленным. Если мы рассматриваем временные диаграммы для переменных составляющих токов в коллекторе и эмиттере, то интересно сравнить, каким будет коэффициент усиления с применением и без применения С_Е. Это также позволит нам исследовать потенциальные проблемы использования команды IRAN для получения установившихся значений переменных составляющих. 

Усилитель без эмиттерного конденсатора

Обратимся к рис. 10.13, где приведена схема без С_Е. Входной файл для анализа: 

Phase Relations in СЕ Amplifier

VCC 4 0 12V

R1 4 1 40k

R2 1 0 5k

RC 4 2 1k

RE 3 0 100

Rs 6 5 100

RB 1 1A 0.01

C1 5 1 15uF

Q1 2 1A 3 BJT

.MODEL BJT NPN (BF=80)

vs 6 0 sin (0 10mV 5kHz)

.TRAN 0.02ms 0.2ms

.PROBE

.END 

Проведите анализ и получите в Probe графики напряжений на коллекторе v(2), эмиттере v(3) и напряжения источника v(6). Обратите внимание, что входное напряжение и напряжение на эмиттере находятся в фазе, в то время как напряжение на коллекторе повернуто на 180°. Убедитесь, что значение максимума переменной составляющей v(2) равно 88,75 мВ, а максимальные значения для v(3) и v(6) составляют 9 мВ и 10 мВ соответственно. Таким образом, анализ переходных процессов был успешно использован для получения установившихся значений, и результаты были такими, какие мы ожидали бы из расчета с помощью стандартных методов. Сравните полученные вами графики с показанными на рис. 10.20.

Рис. 10.20. Временные диаграммы напряжений в схеме на рис. 10.18

Усилитель с эмиттерным конденсатором

Однако обычно усилитель работает с конденсатором С_Е, подключенным параллельно R_Е. Давайте снова вставим во входной файл исключенную строку

СЕ 3 0 10uF

и заново выполним анализ. Получите в Probe только график напряжения на эмиттере, занимающий весь экран, обратите внимание, что синусоида является искаженной. Если получить график для нескольких периодов этого напряжения, то мы увидим, что прежде, чем режим устанавливается, колебание проходит фазу переходного процесса. В лаборатории обычный осциллограф показал бы форму колебаний правильно, так почему же Probe показывает иначе? Причина заключается в том, что мы используем анализ переходных процессов в схеме с реактивными элементами. Следовательно, мы должны быть внимательными и учитывать возможность появления похожих проблем в других задачах.

Получите график v(2) и убедитесь, что v(2)=0,929 В (максимальное значение переменной составляющей) и что такое же значение для v(3) составляет 3,5 мВ. Убедитесь также, что напряжение на коллекторе немного искажено: на оси Y его значение равно 8,6345 В, максимум составляет 9,614 В и минимум достигается при значении 7,756 В (рис. 10.21).

Рис. 10.21 Временные диаграммы напряжений в схеме на рис. 10.1 с блокирующим конденсатором

Убедитесь, что при f=5 кГц конденсатор не является идеальным коротким замыканием. Вычислите полное сопротивление для параллельного соединения R_E и С_Е. Оно равно Z=3,18∠88° Ом.