Комплексный расчет, анализ и моделирование многокаскадного усилителя, пояснительная записка, страница 19

Таблица 1.1 – Номиналы компонентов схемы

В данном разделе проведен схемотехнический расчет усилителя. Расчет выполнен с учетом термостабилизации рабочей точки каскада на биполярном транзисторе. Подобрана элементная база, необходимая для конструирования устройства.

2  Комплексное моделирование объекта проектирования

В данной главе приведены результаты комплексного моделирования цепи, по результатам аналитических расчетов. Все эксперименты проведены в EWB, на основании полученных данных, сделан выбор номиналов компонентов и внесены исправления в цепь.

Рисунок 2.1 – Схема виртуальной лабораторной установки с расчетными номиналами компонентов    

Рисунок 2.2 – Схема виртуальной лабораторной установки с выбранными номиналами компонентов и с необходимыми исправлениями

Рисунок 2.3 – Окно Боде плоттера

По Bode Plotter можно посмотреть АЧХ и ФЧХ цепи, а также определить коэффициент усиления цепи на интересующей частоте, конечно АЧХ и ФЧХ можно получить и с помощью опции AC Frequency, но с помощью Bode Plotter это делается быстрее, а результат нагляднее.

Рисунок 2.4 – Окно виртуального осциллографа

При подаче на вход сигнала прямоугольной формы происходит его аппроксимация из-за наличия резонансного контура, так же по осциллографу, из соотношения амплитуд сигнала на входе (линия синего цвета) и выходе (линия красного цвета), можно приблизительно определить коэффициент усиления цепи.

2.1  Анализ работы по постоянному току

Рисунок 2.5 – Режимы работы каскадов по постоянному току

Анализ работы устройства по постоянному току – это одно из первоочередных испытаний, позволяющих оценить точность расчетов. Все данные соответствуют ожидаемым.

Согласно данному анализу видим, что потенциалы на выводах транзистора VT2 составляет необходимые напряжения питания, что обеспечивает прохождение сигнала через каскад без ограничений и срезов. Потенциал эмиттера меньше потенциала коллектора примерно на 4 В, и меньше потенциала базы на величину падения напряжения на переходе база-эмиттер. Это означает, что переход база-эмиттер открыт, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении. Транзистор открыт и работает в режиме усиления малых сигналов (режим класса А). Ток покоя коллектора составляет 7.49286 мА

Транзистор VT1 также находится в режиме повторителя. Потенциал стока и истока соответствует половине напряжения питания каскада.

2.2  Динамический (частотный) анализ

Рисунок 2.6 – Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики каскада на биполярном транзисторе

Из Рисунка 2.6 видно, что полоса пропускания каскада на биполярном транзисторе обеспечена, в соответствии с техническим заданием. Т.е расстояние между маркерами, установленными на уровень , равняется требуемой полосе пропускания.

Роль каскада на биполярном транзисторе в разрабатываемом устройстве – выборка требуемой полосы пропускания и усиление сигнала. Таким образом от него требуется «правильная» АЧХ, как раз  такая,  что изображена на Рисунке 2.6.

Рисунок 2.7 – Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики каскада на полевом транзисторе