Analiza komputerowa pracy wzmacniacza tranzystorowego jed-

nostopniowego za pomocą programu PSpice – wersja EDU.

ZADANIA DO WYKONANIA:

I. Przeprowadzić analizę czasową wzmacniacza klasy A w układzie OE z tran-

zystorem typu Q2N2222 (pkt. 1) – określić współczynnik wzmocnienia napię-
ciowego wzmacniacza.

II. Przeprowadzić analizę wpływu temperatury pracy (-70

0

C÷125

o

C) na przebieg

sygnału wyjściowego ze wzmacniacza. Określić współczynnik wzmocnienia
napięciowego wzmacniacza dla wybranego zakresu temperatur (pkt. 2).

III. Przeprowadzić podstawowa analizę częstotliwościową układu (pkt. 3) okreśłic

współczynnik wzmocnienia układu w dB oraz pasmo przenoszenia.

IV. Przeprowadzić analizę wpływu temperatury pracy (-70

0

C÷125

o

C) na przebieg

charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza. Określić współczynnik
wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w dB oraz pasmo przenoszenia dla
wybranego zakresu temperatur (pkt. 4).

V. Przeprowadzić analizę stałoprądową DC na otrzymanej charakterystyce

określić punkt pracy wzmacniacza (pkt. 5 i 6).

VI. Przeprowadzić analizę wpływu pojemności wejściowej układu (C

1

) na prze-

bieg charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza. Określić współczynnik
wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w dB oraz pasmo przenoszenia dla
wybranego zakresu zmian pojemności (pkt. 7).

VII. Przeprowadzić analizę wpływu rezystancji emiterowej układu (R

4

) na prze-

bieg charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza. Określić współczynnik
wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w dB oraz pasmo przenoszenia dla
wybranego zakresu zmian rezystancji (pkt. 8).

VIII. Przeprowadzić analizę wpływu rezystancji emiterowej układu (R

4

) na prze-

bieg czasowy sygnału wyjściowego ze wzmacniacza. Określić współczynnik
wzmocnienia napięciowego wzmacniacza (pkt. 9).

IX. Przeprowadzić analizę wpływu rezystancji ustalającej punkt pracy tranzy-

stora (R

1

) na przebieg charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza.

Określić współczynnik wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w dB oraz
pasmo przenoszenia dla wybranego zakresu zmian rezystancji (pkt. 10).
Przeprowadzić analiz

X.

ę wpływu rezystancji ustalającej punkt pracy tranzy-

XI.

ze-

XII.

EMNOŚCI

stora (R

1

) na przebieg czasowy sygnału wyjściowego ze wzmacniacza. Okre-

ślić współczynnik wzmocnienia napięciowego wzmacniacza (pkt. 11).
Przeprowadzić analizę wpływu pojemności wyjściowej układu (C

2

) na pr

bieg charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza. Określić współczynnik
wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w dB oraz pasmo przenoszenia dla
wybranego zakresu zmian pojemności (pkt. 12).
DO OPRACOWANIA W DOMU – OKREŚLIĆ WPŁYW POJ
EMITEROWEJ NA KSZTAŁT CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWO-
ŚCIOWEJ (np. dla C

E

=220÷470

µF) ORAZ WPŁYW POJEMNOŚCI

SPRZĘGAJĄCEJ KOLEKTOR – BAZA NA KSZTAŁT CHARAKTERY-
STYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ (np. dla C

S

=100÷470pF). Określić współ-

czynnik THD dla f=1kHz. Wyznaczyć charakterystykę wyjściową tranzystora
Q2N2222 i zaznaczyć na niej punkt pracy i prosta obciążenia. Określić rezy-
stancję wyjściową i wejściową wzmacniacza. Wyniki zilustrować graficznie.

1

UWAGA: PODANY ZAKRES ĆWICZENIA NIE JEST MOŻLIWY
DO ZREALIZOWANIA W CYKLU 2-h. NALEŻY WYKONAĆ JE-
DYNIE PUNKTY PODANE PRZEZ PROWADZĄCEGO ZAJĘCIA.

1. Analiza podstawowa - czasowa

1. Uruchomić program SCHEMATICS z programu PSpice
2. Wczytać zbiór „WT-TRANZYSTOROWY”
3. Po wczytaniu winien pojawić się schemat przedstawiony na rys. 1.

4. (Uz=30Vdc), Uwe=0.5Vac f=1kHz
5. Analiza czasowa układu podstawowego:

1. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)
2. Wybrać opcje: Bias Point Detal i Transient

2

3. Nacisnąć przycisk Transient – pojawia się okno ustalające SE-

TUP analizy czasowej

4. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) – (rys. 2). Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt.

3

2. Analiza podstawowa – wpływ temperatury na przebieg sygnału wyjściowego ze

wzmacniacza

1. Wczytać plik WT-TEMP-czasowa

2. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)
3. Wybrać opcje: Bias Point Detal, Transient i Parametrics

4. Nacisnąć przycisk Parametrics i ustawić opcje wg rysunku (analiza dla tempe-

ratury (-70, 0, 25, 50, 125

o

C)

4

5. Opcje analizy czasowej Transient pozostawić bez zmian

6. Po ustawieniu parametrów przejść do analizy wpływu temperatury na przebieg

sygnału wyjściowego (rys. 3)

5

7. Wydrukować otrzymany wynik analizy ustawiając w opcjach wydruku: wy-

druk w nagłówku wydruk parametru zmienianego (klawisz #P) .

3. Analiza podstawowa – charakterystyka częstotliwościowa

1. Wczytać zbiór „WT-Podstawowy-czestotliwosciowa
2. Po wczytaniu winien pojawić się schemat przedstawiony na rys. 4

3. Analiza częstotliwościowa układu podstawowego:

6

1. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)
2. Wybrać opcje: Bias Point Detal i AC Sweep

3. Nacisnąć przycisk AC Sweep – pojawia się okno ustalające

SETUP analizy częstotliwościowej

4. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) – (rys. 5). Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt.

7

4. Analiza podstawowa – wpływ temperatury na przebieg charakterystyki częstotliwo-

ściowej wzmacniacza

1. Wczytać plik WT-TEMP-czestotliwosciowa

2. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)
3. Wybrać opcje: Bias Point Detal, AC Sweep i Parametrics

8

4. Nacisnąć przycisk Parametrics i ustawić opcje wg rysunku (analiza dla tempe-

ratury (-70, 0, 25, 50, 125

o

C)

5. Opcje analizy częstotliwościowej AC Sweep pozostawić bez zmian

6. Po ustawieniu parametrów przejść do analizy wpływu temperatury na przebieg

charakterystyki częstotliwościowej (rys. 6)

9

7. Wydrukować otrzymany wynik analizy ustawiając w opcjach wydruku: wy-

druk w nagłówku wydruk parametru zmienianego (klawisz #P) .

5. Analiza stałoprądowa DC

1. Wczytać plik WT-DC (rys.7)

2. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)
3. Wybrać opcje: Bias Point Detal, DC Sweep

10

4. Opcje analizy częstotliwościowej DC Sweep ustawić wg rysunku

5. Po ustawieniu parametrów przejść do analizy Simulate (rys. 8)

11

6. Wydrukować otrzymany wynik analizy i po wykonaniu następnego kroku za-

znaczyć na nim punkt pracy tranzystora Q1

6. Analiza DC – ustalenie napięć i prądów w poszczególnych punktach wzmacniacza:

1. Wczytać plik WT-PODSTAWOWY

2. Uruchomić process symulacji Simalate i po jego wykonaniu zamknąć okno z

otrzymanymi wynikami.

3. Na ekranie podstawowym uaktywnić przycisk (V) – Enable Bias Voltage Di-

splay i (I) – Enable Bias Current Dispaly. Na schemacie pojawia się wartości
napięć i prądów w poszczególnych punktach układu. Zwrócić uwagę na kieru-
nek prądu emitera tranzystora Q1 i prądu płynącego przez rezystor emiterowy
R4. (rys. 9).

12

4. Wyliczyć pobór mocy przez wzmacniacz

7. Analiza parametryczna wpływu poszczególnych elementów wzmacniacza na jego cha-

rakterystykę częstotliwościową – wpływ pojemności wejściowej

Wczytać plik WT-PAR-C1-czestotliwosciowa

1. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)

13

2. Wybrać opcje: Bias Point Detal , AC Sweep i Parametric

3. Nacisnąć przycisk AC Sweep – pojawia się okno ustalające

SETUP analizy częstotliwościowej

4. Nacisnąć przycisk Parametric – pojawia się okno ustalające

SETUP zadane parametru C1

14

5. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) – (rys. 1). Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt –
ustal graficznie dolna częstotliwość graniczna wzmacniacza w
zależności od pojemności kondensatora C1

15

8. Analiza parametryczna wpływu poszczególnych elementów wzmacniacza na jego cha-

rakterystykę częstotliwościową – wpływ rezystancji emiterowej

Wczytać plik WT-PAR-R4-czestotliwosciowa

1. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)

2. Wybrać opcje: Bias Point Detal , AC Sweep i Parametric

3. Nacisnąć przycisk AC Sweep – pojawia się okno ustalające

SETUP analizy częstotliwościowej

16

4. Nacisnąć przycisk Parametric – pojawia się okno ustalające

SETUP zadane parametru R4

5. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) – (rys. 1). Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt –
ustal graficznie wzmocnienie wzmacniacza w zależności od re-
zystancji R4

17

9. Analiza parametryczna wpływu rezystancji R4 na charakterystykę czasową układu

Wczytać plik WT-PAR-R4-czasowa

1. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)

18

2. Wybrać opcje: Bias Point Detal , Transient i Parametric

3. Nacisnąć przycisk Parametric – pojawia się okno ustalające

SETUP

4. Nacisnąć przycisk Transient – pojawia się okno ustalające SE-

TUP

19

5. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) – (rys. 1). Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt.

20

10. Analiza parametryczna wpływu rezystancji R1 na charakterystykę czasową układu

Wczytać plik WT-PAR-R1-czestotliwosciowa

6. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)

7. Wybrać opcje: Bias Point Detal , AC Sweep i Parametric

8. Nacisnąć przycisk AC Sweep – pojawia się okno ustalające

SETUP analizy częstotliwościowej

21

9. Nacisnąć przycisk Parametric – pojawia się okno ustalające

SETUP zadane parametru R1

10. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) – Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt.

22

11.

Analiza parametryczna wpływu rezystancji R1 na charakterystykę czasową układu

Wczytać plik WT-PAR-R1-czasowa

12. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)

23

13. Wybrać opcje: Bias Point Detal , Transient i Parametric

14. Nacisnąć przycisk Parametric – pojawia się okno ustalające

SETUP

15. Nacisnąć przycisk Transient – pojawia się okno ustalające SE-

TUP

24

16. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) – . Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt.

12. Analiza parametryczna wpływu poszczególnych elementów wzmacniacza na jego cha-
rakterystykę częstotliwościową – wpływ pojemności wyjściowej

25

Wczytać plik WT-PAR-C2-czestotliwosciowa

17. Uaktywnić SETUP ANALYSIS ( ANALYSIS, SETUP)

18. Wybrać opcje: Bias Point Detal , AC Sweep i Parametric

19. Nacisnąć przycisk AC Sweep – pojawia się okno ustalające

SETUP analizy częstotliwościowej

26

20. Nacisnąć przycisk Parametric – pojawia się okno ustalające

SETUP zadane parametru C2

21. Po ustawieniu parametrów analizy jak na rysunku naciśnij OK i

Close i przejdź do schematu głównego i do analizy Simulate
(F11) –Po wykonaniu analizy wydrukuj jej efekt

27

28

Tabela z wynikami obliczeń:

TABELA WYNIKÓW

1. U

we

[V]

U

wy

[V]

A

u

[V/V

t [

o

C] -70 0 25 50 125

U

we

[V]

U

wy

[V]

2.

A

u

[V/V

3. A

u

[dB]

f

g

[Hz]

f

d

[Hz]

B [Hz]

t [

o

C] -70 0 25 50 125

A

u

[dB]

f

d

[Hz]

f

g

[Hz]

4.

B

[Hz]

U

B

U

E

U

C

U

CC

I

B

I

E

I

C

I

CC

P

[V] [V] [V] [V] [mA]

[mA] [mA] [mA] [mW]

5,6

C

we

[

µF]

0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.0

A

u

[dB]

f

d

[Hz]

f

g

[Hz]

7.

B [Hz]

R

E

[

Ω]

110 310 510 710 910 1100

A

u

[dB]

f

d

[Hz]

f

g

[Hz]

B [Hz]

8,9

A

u

[V/V]

29

10.

R

1

[k

Ω]

30 35 40 45 50

A

u

[dB]

f

d

[Hz]

f

g

[Hz]

B [Hz]

A

u

[V/V]

C

wy

[

µF]

1 3 5 7 9

11

A

u

[dB]

f

d

[Hz]

f

g

[Hz]

11.

B [Hz]

ZADANIE DOMOWE

C

E

[

µF]

220 330 430 470

A

u

[dB]

f

d

[Hz]

f

g

[Hz]

1

B

[Hz]

C

S

[pF]

100 200 300 400 470

A

u

[dB]

f

d

[Hz]

f

g

[Hz]

2

B

[Hz]

r

we

[k

Ω]

r

wy

[k

Ω]

THD

[%]

dla

U

we

=100mV

30

31