Проверка в среде Multisim ранее рассчитанные значения токов, напряжений и др

Цель работы: экспериментально проверить в среде Multisim ранее рассчитанные значения токов, напряжений и др. в схеме дифференциального усилителя с генератором стабильного тока.

Выполнение работы:

Подадим на базы транзисторов противофазный сигнал при рассчитанных значениях элементов. Посмотрим на значения токов, напряжений и сигналов на осциллографе, которые получаются в результате моделирования.  

Рис. 1. Работа ДУ при нормальных условиях и дифференциальном сигнале.

Как видно из рисунка 1 значения токов и напряжений практически идентичны рассчитанным нами в ручную. Небольшая погрешность связана с округлением некоторых значений для упрощения расчетов.

Рис. 2. Сравнение входного и выходного сигнала в работе ДУ

Рис. 3. Значения выходного сигнала

Рис. 4. Значения входного сигнала

Коэффициент усиления это отношение входного сигнала к выходному. В данной модели коэффициент усиления получился равным  , что в 3,5 раза больше рассчитанного (18,5). Это значение можно объяснять погрешностью модели, так как в этой программе могут не учитываться некоторые особенности транзисторов (например, так и не было обнаружено, как в ней реализуется зависимость параметров транзистора от температуры).

Теперь посмотрим результаты моделирования при подаче синфазного сигнала.

Рис. 5. ДУ при нормальных условиях и синфазном сигнале.

Рис. 6. Значения выходного сигнала при подаче синфазного сигнала

Рис. 7. Значения входного сигнала при подаче синфазного сигнала

При синфазном сигнале, как мы знаем из теории, должно идти ослабление синфазного сигнала. Данное правило при моделировании подтвердилось, и при подаче синфазного сигнала коэффициент усиления составил , что на много больше коэффициента усиления при подаче противофазного сигнала.

С помощью моделирования посмотрим, как влияет изменение R₃ на изменение коэффициента усиления (КУ) при подаче синфазного и противофазного сигнала.

Увеличим резистор R₃ в 2 раза.

Рис. 8. Изменение КУ при увеличении R₃ в 2 раза при подаче: а – противофазного, б – синфазного сигнала

Рис. 9. Значение выходного сигнала при увеличении R₃ в 2 раза при подаче:

 а – противофазного, б – синфазного сигнала

Как видно из модели при увеличении резистора R₃ в 2 раза коэффициент усиления усилителя уменьшается не зависимо от входного сигнала, но при синфазном сигнале это уменьшение более заметно.

Теперь уменьшим резистор R₃ в 2 раза и посмотрим, как изменится, при этом, коэффициент усиления.

Рис. 10. Изменение КУ при уменьшении R₃ в 2 раза при подаче: а – противофазного,

б – синфазного сигнала

Рис. 11. Значение выходного сигнала при уменьшении R₃ в 2 раза при подаче:

 а – противофазного, б – синфазного сигнала

Как видно из модели при уменьшении резистора R₃ в 2 раза коэффициент усиления усилителя увеличивается не зависимо от входного сигнала, но при синфазном сигнале это увеличение более заметно.

Теперь проанализируем изменение коэффициента усиления при изменении резистора R₄.

Увеличим резистор R₄ в 2 раза.

Рис. 12. Изменение КУ при увеличении R₄ в 2 раза при подаче: а – противофазного,

б – синфазного сигнала

Рис. 13. Значение выходного сигнала при увеличении R₄ в 2 раза при подаче:

а – противофазного, б – синфазного сигнала

При увеличении резистора R₄ происходит увеличение коэффициента усиления не зависимо от приложенного сигнала, но при синфазном сигнале это изменение более существенно.

Уменьшим резистор R₄ в 2 раза.

Рис. 14. Изменение КУ при уменьшении R₄ в 2 раза при подаче: а – противофазного,  

б – синфазного сигнала

Рис. 15. Значение выходного сигнала при уменьшении R₄ в 2 раза при подаче:

а – противофазного, б – синфазного сигнала

Как видно из модели, при уменьшении резистора R₄ в 2 раза коэффициент усиления усилителя уменьшается не зависимо от входного сигнала.

Теперь проанализируем изменение коэффициента усиления при изменении резистора R₅, последнего в составе генератора стабильного тока.

Увеличим резистор R₅ в 2 раза.

Рис. 16. Изменение КУ при увеличении R₅ в 2 раза при подаче: а – противофазного,

б – синфазного сигнала

Рис. 17. Значение выходного сигнала при увеличении R₅ в 2 раза при подаче:

а – противофазного, б – синфазного сигнала

При увеличении резистора R₅ происходит уменьшение коэффициента усиления не зависимо от приложенного сигнала, но при противофазном сигнале происходит большее уменьшение.

Уменьшим резистор R₅ в 2 раза.

Рис. 18. Изменение КУ при уменьшении R₅ в 2 раза при подаче: а – противофазного,

б – синфазного сигнала

Рис. 19. Значение выходного сигнала при уменьшении R₅ в 2 раза при подаче:

а – противофазного, б – синфазного сигнала

Как видно из модели при уменьшении резистора R₅ в 2 раза коэффициент усиления усилителя увеличивается не зависимо от входного сигнала.

Вывод:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________