OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

.PROBE

.END

Проверьте в Probe, что среднечастотное значение тока I(RC2)=22,82 мА (что на 27,16 дБ выше I_s) и максимум тока 26,35 мА появляется при частоте f=6,68 МГц. Затем используйте выражение

20·lg(I(RC2)/22,82мА), 

чтобы получить график выходного тока в децибелах. Чтобы яснее увидеть пик тока, установите диапазон по оси Х в пределах от 10 кГц до 20МГц и диапазон по оси Y от -5 до 5. Используйте курсор, чтобы проверить, что отметка в 3 дБ соответствует f=11,72 МГц. График должен быть похож на приведенный ниже (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Характеристика Боде для схемы на рис. 4.19

Выполните анализ при удаленном из схемы R_f, чтобы показать, что в отсутствие обратной связи среднечастотное значение тока I(RC2)=508,9 мА.

Амплитудно-частотные характеристики для трехкаскадного усилителя с общим эмиттером

Рассмотрим теперь трехкаскадный усилитель с общим эмиттером. Анализировать эту схему без использования компьютера слишком трудно. Здесь также приходит на помощь PSpice, позволяя провести глубокий анализ схемы при различных параметрах. После этого мы введем в схему резистор обратной связи, включив его между коллектором последнего каскада и базой первого. В заключение мы рассмотрим, какие коррективы должны быть внесены, чтобы убрать большой максимум в характеристике усилителя с обратной связью. Модель усилителя представлена на рис. 4.21. Мы снова используем упрощенную гибридную π-модель для каждого транзистора. Для простоты резистор нагрузки каждого каскада выбран равным 2 кОм. Фактически резистор нагрузки каждого из первых двух каскадов представляет параллельное соединение коллекторного и смещающего резисторов. И напряжение источника V=0,1 мВ при R_s=50 Ом.

Рис. 4.21. Модель трехкаскадного усилителя ОЭ

Входной файл:

Three-Stage СЕ Amplifier Frequency Response

V 1 0 AC 1mV

G1 4 0 3 50mS

G2 6 0 5 50mS

G3 8 0 7 50mS

RS 1 2 50

RBB1 2 3 100

RBE1 3 0 1k

RL1 4 0 2e

RBB2 4 5 100

RBE2 5 0 1k

RL2 6 0 2K

RBB3 6 7 100

RE3 7 0 1k

RL3 8 0 2k

CE1 3 0 100pF

NN1 3 4 3pF

CE2 5 0 100pF

CC2 5 6 3pF

CE3 7 0 100pF

CC3 7 8 3pF

.AC DEC 2 0 10kHz 1MEGHz

.PROBE

.END

Проведите анализ, показав, что среднечастотное значение V(8)=9,046 В. Затем получите график

20·lg(V(8)/9,05V)

и выясните, что отметка в 3 дБ соответствует частоте f=420 кГц. Коэффициент усиления, вероятно, значительно больше необходимого, и частотная характеристика немного не умещается в диапазоне в отличие от характеристики для схемы с обратной связью. Сравните ваши результаты с кривой на рис. 4.22.

Рис. 4.22 Характеристика Боде для схемы на рис. 4.21

Влияние нагрузки на частотную характеристику

Вторая часть анализа будет выполняться с несколько измененной схемой. Замените источник напряжения источником тока по теореме Нортона и установите сопротивление нагрузки R_L3=50 Ом. После модификации входной файл приобретает вид:

I 2 0 AC 2uA

RS 2 0 50

RL3 8 0 50

.AC DEC 2 0 10kHz 10MEGHz

Обратите внимание, что, как показано на рис. 4.23, узел 1 был удален и, соответственно, была изменена команда R_S. Проведите анализ и убедитесь, что среднечастотное значение I(RL3)=4,52 мА. Затем используйте уравнение

20·lg I((R_L3)/4,53мА),

чтобы получить график в децибелах. Убедитесь, что отметка в 3 дБ соответствует частоте f=776 кГц. Это показывает, что уменьшение значения R_L расширяет полосу частот.

Рис. 4.23. Модификация схемы трехкаскадного усилителя

Трехкаскадный усилитель с параллельной обратной связью по напряжению

Теперь рассмотрим более значительное изменение. Включим резистор обратной связи R_f=5 кОм между узлами 8 и 2 (то есть между коллектором последнего и базой первого каскадов). Это приведет к созданию параллельной обратной связи по напряжению, как в предыдущих примерах. Изменим входной файл, добавив команду для введения R_f.

RF 8 2 5k

Теперь выполните анализ для f=20 МГц, убедившись, что среднечастотное значение I(RL3)=191 мкА. С учетом этого график Боде следует строить по уравнению

20·lg I(R_L3)/191 мкА). 

Скорректируйте диапазон значений по оси Y, чтобы иметь возможность работать от -20 до 20 дБ. Убедитесь, что максимум тока достигается при 17,89 дБ и соответствует частоте f_p=7,94 МГц. Покажите также, что отметка -3 дБ достигается при Y=11,18 МГц. Этот график показан на рис. 4.24.

Рис. 4.24. График Боде для схемы на рис. 4.23