Ćwiczenie nr 4: -Badanie wzmacniacza szerokopasmowego - |
||
Data: 18-05-1998 |
|
|
Skład grupy: Andrzej Rusiecki , Tomasz Leończuk, Marek Prokopczyk |
||
W programie SPICE 7.1 przeprowadziliśmy analizę parametrów wzmacniacza jednostopniowego na tranzystorze 2N2222.
Badaliśmy jak zmieniać się będzie wzmocnienie układu, przy zmianie poszczególnych parametrów:
Wpływ rezystancji zwierającej bazę tranzystora do masy (na schemacie oznaczonej jako R4) na całkowite wzmocnienie układu - wydruk.
Optymalna wartość owej rezystancji z punktu widzenia wzmocnienia to około 30kΩ, dla wyższych jak i dla niższych wartości wzmocnienie zmniejsza swoją wartość. Owa rezystancja ustala polaryzację bazy a co za tym idzie punkt pracy tranzystora (prąd bazy, współczynnik wzmocnienia, pojemności), przez co wspomniane wyżej 30kΩ okazuje się wartością optymalną w badanym układzie włączenia tranzystora 2N2222.
Wpływ pojemności emiterowej na wzmocnienie układu.
Z uzyskanych charakterystyk widać iż wraz ze wzrostem pojemności emiterowej, rośnie tak wzmocnienie jak i zakres pracy wzmacniacza. Jako, że pojemność ta ma za zadanie zwieranie składowych zmiennych do masy (bocznikując dla nich rezystor emiterowy konieczny do zapewnienia stabilnej pracy układu) dla mniejszych pojemności maleje wzmocnienie w dolnej części pasma (jest ono nawet zdecydowanie ograniczane). Całkowite wzmocnienie maleje a zakres pracy przesuwa się w kierunku wyższych częstotliwości.
Zależność wzmocnienia od wartości pojemności sprzęgającej na wejściu.
Wraz ze wzrostem pojemności rośnie również wzmocnienie - kondensator staje się ogranicznikiem wartości sygnału wejściowego, przez co przy niezmiennym zakresie pracy charakterystyka staje się coraz bardziej płaska.
Zależność napięcia na kolektorze od napięcia podawanego na bazę można w pewnym uproszczeniu podzielić na etapy:
od 0 do 0.6V napięcie to ma wartość bliską napięciu zasilającemu,
od 0.6V do (0.7 - 1.3)V (zależnie od napięcia zasilania) otrzymujemy odcinek liniowo opadający gdzie prędkość opadania równa jest wzmocnieniu napięcia stałego (nachylenie jest jednakowe niemalże niezależnie od napięcia zasilającego) w tym przypadku jest to wartość bliska 24,
powyżej (0.7 - 1,3)V liniowy wzrost napięcia na kolektorze (napięcie na bazie + napięcie UBC).
Obserwacja przebiegu czasowego na wyjściu.
Już na pierwszy rzut oka daje się stwierdzić iż wzmacniacz ten przesuwa fazę sygnału wyjściowego względem wejściowego o wartość bliską 180° (jest to przecież układ WE więc teoria pokrywa się tu z wynikami przeprowadzonej symulacji, zniekształcenia sygnału wyjściowego wskazują na typowy przykład wzmacniacza pracującego w klasie A.
Podsumowując - wyniki analizy pokrywają się z hipotetycznymi przebiegami, dodatkowo należy zauważyć iż wykorzystywana przez nas w programie SPICE funkcja „DC sweep” pozwala na dobranie jak najkorzystniejszej wartości parametru dla danego obwodu, uwalniając operatora od obliczania obwodu dla kolejnych wartości elementu zmienianego.