Федеральное агентство связи

Государственного образовательного учреждения высшего

Профессионального образования

«Сибирский государственный Университет Телекоммуникации и Информатики» (ГОУВПО «СибГУТИ»)

Кафедра ТЭ

Курсовая работа

«Моделирование многокаскадного усилителя»

Вариант №109

Выполнил:

Студен группы МП-38

Петросян Г.А.

Проверил:

Брикман А.И.

г. Новосибирск

2015 г.

Введение

В курсовой работе будет произведено моделирование интегрального усилителя постоянного тока с помощью программы PSpise.

Целью работы являются

1. Моделирование отдельных каскадов прототипа операционного усилителя (ОУ).

2. Сборка отдельных каскадов с использованием макромоделей.

Задание

Задание на курсовую работу включает моделирование схемы интегрального усилителя в соответствии с заданными параметрами (таблица 1).

Таблица 1 Заданные параметры

КU ≥	RВХ, кОм ≥	UВЫХ max, В	RН, кОм	fВ, МГц	MВ, дБ	UП, В	Усилитель
40	35	1.8	0,2	1	2,8	± 15	инверт.

Принципиальная схема всего усилителя

Во всей схеме используются транзисторы типа Q2N2857

Моделирование интегрального усилителя

1. Моделирование входного каскада.

Составление описания схемы.

Рис.1. Принципиальная схема входного каскада.

Составим описание схемы в соответствии с Рис.1

• источники питания – по варианту без параметра,

• источник тока с параметром Ida=1mA,

• резисторы Rc1=Rc2 с параметром Rc=0.1k

• БТ – по указанию преподавателя из файла LabBJT.txt

• источник V_IN на все спецификации с параметрами: Vdc=0, Vac=Vsin=0m

Зависимость входного сопротивления от общего тока.

Проведём запуск с разверткой постоянного напряжения V_IN от 0 до 45mV с шагом 0.1mV. Введём вспомогательную директиву .step, чтобы изменять параметр Ida в диапазоне (0.01 – 2)mA с шагом 0.01mA. Определим значение тока, при котором значение R_IN соответствует требованиям КР.

Рис. 2 - График зависимости R_IN=f(Ida)

Из графика видим, что при R_IN=35кОм, значение тока равно

Ida

Установим выбранное значение в качестве значения параметра Ida.

Влияние коллекторной цепи на показатели работы.

Повторим запуск с разверткой V_IN, но уже с директивой .step для параметра Rc. Диапазон для Rc (1 – 50)kΩ с шагом 0.5kΩ.

0

Рис.3 – График зависимости Vout=f(Rc).

Определим курсором значение Rc. Из графика видно, что оптимальное значение Rc при Vout.max= 1,8В.

Определение соответствия входного напряжения ДУ.

Повторим запуск с разверткой V_IN, но уже без директив .step. Получим график приращения ΔV_OUT = f(V_IN).

Рис.5 – График приращения ΔV_OUT = f(V_IN).

Ставим курсор на 45мВ и определяем, что ΔV_OUT = 5,3 .

Определения значений для дальнейшего моделирования.

Таблица 2

Ida, mA	Rcs(da), kΩ	Rc, kΩ	Rin, kΩ	VIN.MAX, V	ΔVOUT, V	Ku	V(e0), V	V(c1,c2), V
0.323	4	16,5	35	0.045	5,3	40	0,73	12,4

Проверка работы в области СЧ.

У источника, значения Vac и Vsin равны V_IN.MAX,т.еVac =Vsin =45мВ. Частота для sin – 1кГц.

В режиме АС получаем АЧХ и определяем значения K_U и R_IN на частоте 1кГц.

Рис. 8 – График зависимости частоты от K_U.

Таким образом, посмотрев на полученный график, можно сказать, что с увеличением частоты до 1 кГц коэффициент усиления плавно уменьшается, а при частоте более 1 кГц резко падает.

Рис. 9 – График зависимости частоты от R_IN.

По АЧХ с помощью курсора находим, что на частоте 1кГц, входное сопротивление R_IN = 35,64 кОм А по данным R_IN = 35 кОм. Отсюда можно сделать вывод, что в транзисторном усилителе с ростом частоты входное сопротивление падает. Каскад работает правильно.

В режиме TRAN в диапазоне от 10 до 14 периодов сигнала определяем значение K_U.

Рис. 10 – Осциллограмма выходного сигнала.

Из графика видно, что

Найдём коэффициент усиления:

Коэффициент усиления совпадает с заданным, а значит ДК работает правильно.

Листинг программы моделирования входного каскада

.lib nom.lib

.inc ScriptMM109.txt

*DA

.param Rc=16.5k Ida=0.323m

.param Vdc=0 Vac=45m Vsin=45m

V1 pls 0 15

V2 mns 0 -15

q1 c1 b1 e0 Q2N2857

q2 c2 0 e0 Q2N2857

Rc1 c1 pls {Rc}

Rc2 c2 pls {Rc}

Ida e0 mns {Ida}

Vin b1 0 {Vdc} AC {Vac} sin 0 {Vsin} 1k

*.DC Vin 0 45m 0.1m

*.step param Ida 0.01m 2m 0.01m

*.step param Rc 1k 50k 0.5k

*.AC DEC 100 0.1 10k

.tran 1m 14m 10m 10u

.probe

+IC(q1) IC(q2) IB(q1) I(Ida)

+VC(q1) VC(q2) VB(q1) VE(q1)

.end