Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Владимирский Государственный Университет
Кафедра КТРЭС
Лабораторная работа №2
По дисциплине «Схемотехника ЭС»
«Моделирование и анализ работы дифференциального усилителя»
Выполнил:
студент группы Р-106
Проверил:
Владимир 2008
Анализ работы схемы на модели.
Модель составлена в программе Multisim 10.
Подадим на базы транзисторов противофазный сигнал при рассчитанных значениях элементов. Посмотрим на значения токов, напряжений и сигналов на осциллографе, которые получаются в результате моделирования.
Рисунок 1. Работа ДУ при нормальных условиях и дифференциальном сигнале.
Рисунок 2. Показания входного осциллографа
Рисунок 3. Показания выходного осциллографа
Как видно из рис.1, все
значения токов и напряжений практически соответствуют рассчитанным теоретическим.
Коэффициент усиления, определенный экспериментально, оказался намного больше
теоретического значения К удиф = 
200
>> 91. 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. 4. ДУ при нормальных условиях и синфазном сигнале.
Рис. 5 Характеристики источника сигнала
Рис.6 Показания выходного вольтметра
При синфазном сигнале,
как мы знаем из теории, должно идти ослабление синфазного сигнала, пусть и не
большое в моем случае. В результате моделирования же было получено, что
синфазный сигнал не ослабляется, а наоборот усиливается в К усинф = 
раза. Это можно объяснить погрешностью
работы модели, так как кроме тех недостатков, которые были указаны выше,
существенную роль играет и тот момент, что используется в моделировании не
транзистор КТ315А, а его зарубежный аналог 2N2712, который не особо аналогичен.
Посмотрим с помощью моделирования как влияет величина Rэ на коэффициенты усиления каскада. Сначала увеличим его значение сопротивления.
Рис. 7. ДУ при увеличении Rэ и дифференциальном сигнале.
Рис. 8. Показания входного осциллографа
Рис.9. Показания выходного осциллографа
Из рисунка видно, что при
увеличении сопротивления Rэ, коэффициент усиления
дифференциального сигнала уменьшается К удиф = 
160, что соответствует теоретическим данным.
Это происходит вследствие того, что уменьшается ток, протекающий через этот
резистор, а, следовательно, и уменьшаются токи эмиттеров транзисторов VT1 и VT2 и соответственно токи коллекторов. Отсюда следует, что
падение напряжения на коллекторно-эмиттерных переходах уменьшается, вместе с
этим и уменьшается коэффициент усиления дифференциального сигнала.
Теперь проанализируем, что будет происходить с работой дифференциального каскада при уменьшении Rэ .
Рис. 10. ДУ при уменьшении Rэ и дифференциальном сигнале.
Рис. 11. Показания входного осциллографа
Рис. 12. Показания выходного осциллографа
Из рисунка видно, что при
уменьшении сопротивления Rэ до 310 Ом, коэффициент усиления
дифференциального сигнала увеличивается К удиф = 
215. Здесь происходят процессы обратные
процессам в предыдущем случае.
Теперь рассмотрим, что будет происходить с синфазным сигналом при изменении сопротивления Rэ. Увеличим его сопротивление.
Рис. 13. ДУ при увеличении Rэ и синфазном сигнале.
Рис. 14. Показания входного осциллографа
Рис. 15. Показания выходного осциллографа
В результате этого
получается, что коэффициент ослабления остается примерно таким же К усинф =
1,8. Хотя, в соответствии с теорией, он
должен уменьшаться. Это видно из формулы: Кuсинф
, при увеличении 
происходит уменьшение усиления синфазного
сигнала. А вследствие этого, исходя из формулы КОСС= Кuдиф/Кuсинф, происходит увеличение ослабления
синфазного сигнала.
При уменьшении Rэ до 300 Ом синфазная помеха начинает
ослабляться гораздо слабее, что также соответствует теоретическим сведениям. К усинф
= 
2. Здесь так же происходят процессы,
обратные процессам, происходящим в предыдущем случае.
Рис. 16. ДУ при уменьшении Rэ и синфазном сигнале.
Рис. 17. Показания входного осциллографа
Рис. 18. Показания выходного осциллографа
Вывод:
В ходе проделанной лабораторной работы был рассчитан дифференциальный усилитель с Rэ в цепи эмиттера и исследована его работа на его модели. В результате этого можно сопоставить между собой 3 схемы: ДУ с резистором Rэ в цепи эмиттера, ДУ с токовым зеркалом в цепи эмиттера и ДУ с ГСТ в цепи эмиттера. В результате проделанной работы, можно заключить, что схема с Rэ не очень хороша для использования ДУ в режиме ослабления синфазного сигнала, так как она ослабляет его очень плохо, а в моём случае даже усиливает. Но для того, чтобы его можно было использовать в этом режиме, необходимо увеличивать сопротивление Rэ. Но этого делать нельзя, так как при его увеличении уменьшается коэффициент усиления дифференциального сигнала (при заданном напряжении питания), а для обеспечения необходимого коэффициента усиления необходимо увеличивать напряжение питания, в результате чего увеличивается мощность, рассеиваемая на этом резисторе. В результате этого изготовление таких каскадов становится технически нецелесообразно. Вследствие этого используют каскады с токовым зеркалом или ГСТ в цепи эмиттера, в котором транзисторы с цепях эмиттеров играют роль «идеальных» источников тока, а, следовательно, их сопротивления можно считать очень большими, в результате чего будет обеспечиваться заданный коэффициент ослабления синфазного сигнала без увеличения напряжения питания.
Для того, чтобы выровнять потенциалы баз транзисторов в режиме покоя необходимо будет включить подстроечный резистор Rэ’, который облегчит настройку ДУ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
