Эквивалентнуая схема по постоянному току и рассчитать её параметры. Амплитудно-частотная характеристика 1-ого каскада, 2-ого каскада и усилителя, страница 2

Полученные в результате моделирования в пакете MicroCap токи и напряжения несущественно отличаются от расчетных.

Заменим номиналы резисторов, полученные в расчетах, на номиналы по ГОСТу:

Рис.8

4.  Расчет К₀ усилителя:

Рис.9

K₀=S*R_экв , где S – крутизна проходной характеристики транзистора

 

R_экв1=1/g _экв2      R_экв2=1/g _экв2  , где g_{экв -} эквивалентная проводимость

g _экв1 находим из следующего выражения:

g _экв2 находим из следующего выражения:

 

, где g11-входная проводимость транзистора,

g22-выходная проводимость транзистора

Параметры g11,g22 и S определим по ВАХ транзистора КТ3102В:

-g11 – крутизна входной характеристики в р.т.

-S – крутизна проходной характеристики в р.т.

-g22 – крутизна выходной характеристики в р.т.

С помощью функции трассировка в пакете MicroCap мы определили параметры:

g11=375 мкА

g22=37.5 мкА

S=106 мА/В

Подставляем значения в наши формулы для расчета К₀ и получаем:

Коэффицент усиления:

К₀=7408

5.  Рассчёт АЧХ 1-ого, 2-ого каскадов и усилителя. Рассчёт F_н, F_в и П_0.707.

АЧХ 1-ого каскада

Рис.9

АЧХ 2-ого каскада

 Рис.10

1 каскад	2 каскад	Усилитель
K1max=62.98	K2max= 156.74	Kуmax= 9867
Fн=157.8 Гц	Fн=198.75 Гц	Fн=198.75 Гц
Fв=280.45 кГц	Fв=3.56 МГц	Fв=278.96 кГц
П0.707=280.3 кГц	П0.707=3.56 МГц	П0.707=278.76 кГц

АЧХ усилителя

Рис.11

С помощью функции трассировка определим параметры f_ниж, f_верх и К₀ , а так же рассчитаем П_0.707 . Результаты сведём в таблицу4:

Таблица 4

6. Рассчитаем  амплитудную характеристику усилителя:

Изменяя значение источника от 0 до 1мВ с шагом 0.2 мВ и от 1 мВ до 3 мВ с шагом 0.5 мВ на средней частоте, полученной в пункте 4, равной 15 кГц, с помощью программного пакета Micro Cap 9 в режиме частотного анализа, мы получим требуемую амплитудную характеристику усилителя на входе и на выходе усилителя.

Осциллограммы на входе и выходе усилителя усилителя:

Вход

Выход

Рис.12

Рис.13

Рассчитав наклон амплитудной характеристики на линейном участке, найдём значение К₀:

Коэффицент усиления: K₀=6747

Определим динамический диапазон:

 Рис.14

D=10% U_вх.max=1.31мВ

Рис.15

U_вых.min=0,01* U_вых.max=0.48

U_вх.min=0.52мВ

7. При работе в импульсном режиме определим искажения импульса на выходе усилителя:

Зададим на источнике гармонического сигнала следующие параметры:

P₁ = 0 – начало импульса

P₂ = 0 – верхняя точка импульса

P₃  = 1M – длительность импульса

P₄  = 1M – спад импульса без задержки

P₅ = 3M – период повторения импульса

Получим и проанализируем сигнал на выходе с помощью программного пакета Micro Cap 9 в режиме анализа переходных процессов:

Рис.16

Увеличим масштаб по оси времени для определения времени установления импульса:

Рис.17

С помощью функции трассировка определим параметры:

T_уст =2.386-0.465=1.921мкс

ΔU=4.280-4.262= 0.018 В

Полученный с помощью программного пакета Micro Cap 9 при работе в импульсном режиме сигнал на выходе не является идеальным – присутствуют искажения.

Искажения сигнала на выходе обуславливаются переходными процессами в усилителе.

Построим графики зависимостей АЧХ, при этом меняя ёмкость C1 в схеме (Рис.18):

Рис.18

Снимем амплитудно – частотную характеристику нашего усилителя с помощью программного пакета Micro Cap 9 в режиме частотного анализа, изменяя при этом в пошаговом режиме разделительную ёмкость C1  и проанализируем полученную характеристику.

Рис.19

Как видно из графика (Рис.19), разделительная емкость С1 влияет на нижнюю граничную частоту, что мы и отобразим в графике:

С1,Ф

Рис.20

Построим графики зависимостей АЧХ, при этом меняя ёмкость нагрузки C6 в схеме (Рис.18):

Снимем амплитудно – частотную характеристику нашего усилителя с помощью программного пакета Micro Cap 9 в режиме частотного анализа, изменяя при этом в пошаговом режиме ёмкость нагрузки C6  и проанализируем полученную характеристику.

Рис.21

Как видно из графика (Рис.21), емкость нагрузки С6 влияет на нижнюю граничную частоту, что мы и отобразим в графике:

С6, пФ

Рис.22

Проанализируем переходные процессы при изменении разделительной емкости С1 в схеме

Рис.18:

Рис.23

Как видно из графика (Рис.23), разделительная емкость С1 влияет на спад плоской вершины и импульса (чем меньше С1 тем больше спад вершины), и не влияет на время установления импульса.