image 6

Stała czasowa w obwodzie wejściowym wynosi

t = C_bR

gdzie:

m

c +c =

^e ,c 2nf.

* -

■v

we

R

Wyznaczona / całego wzmacniacza wyraża się zatem wzorem

5

i

SYMULACJA KOMPUTEROWA

Zaprojektowany wzmacniacz należy poddać symulacji komputerowej w celu weryfikacji: zmodyfikować plik opisujący układ wzmacniacza (wzm_we.cir) zamieszczony w Dodatku A, zwracając uwagę na prawidłowe dobranie parametrów tranzystora w linii modelu; obejrzeć charakterystykę częstotliwościową układu (analiza małosygnałowa .AC); wyznaczyć wzmocnienie k ₀ oraz graniczne częstotliwości górną i dolną; upewnić się, że układ rzeczywiście działa poprawnie oglądając przebiegi czasowe sygnałów (analiza czasowa — komenda . I RAN) w wybranych węzłach układu. W razie niezgodności wyników symulacji z założeniami projektowymi należy zlokalizować źródło błędu • powtórnie obliczyć część projektu, która została wykonana nieprawidłowo.

ZNIEKSZTAŁCENIA

Dobrze zaprojektowany układ, tzn. z prawidłowo dobranym punKlem pracy tranzystora w zakresie pracy liniowej z uwzględnieniem zapasu amplitudy sygnału wyjściowego, powinien wnosić małe zniekształcenia (np. do 2% przy zadanej maksymalnej amplitudzie sygnału wyjściowego). Współczynnik zniekształceń h można oszacować przez wykonanie analizy Fouriera, np. za pomocą symulatora układów elektronicznych. Zniekształcenia wnoszone przez układ mogą zostać odczytane z pliku wyjściowego po wykonaniu analizy Fouriera ;V,v.:nda .FOUR).

PODSUMOWANIE I UWAGI

Wykonanie projekiu odbywa się etapami, przy czym na każdym z etapów należy uwzględnić inne kryteria projektowe i inne uproszczone schematy zastępcze.

•    Przy doborze punktu pracy można wziąć pod uwagę np. wartość maksymalnej amplitudy napięcia wyjściowego. Jeżeli sygnał ma być bardzo mały (np. rzędu miliwoltów), punkt pracy dobiera się ze względu na wzmocnienie i pobór mocy (ewentualnie szumy).

•    Punkt pracy tranzystora determinuje poziom zniekształceń, szumy, w niewielkim stopniu wartość h_2le0 oraz wewnętrzne pojemności tranzystora.

•    Przy projektowaniu wzmacniacza należy zwrócić uwagę na rezystancję źródła sygnału i rezystancję obciążenia, które wpływają na wartość wzmocnienia wzmocnienia skutecznego.

•    Projektowanie wzmacniacza dla zakresu małych częstotliwości jest dość trudne, gdyż bieguny transmitancji związane z poszczególnymi pojemnościami oddziałują na siebie. Dlatego należy wybrać jeden biegun, który będzie biegunem dominującym i będzie decydował o częstotliwości dolnej całego układu.

Z doświadczeń wynika, że wykonywanie projektu metodą doboru wartości elementów bez wykonania projektu „na papierze” prowadzi do błędów. Tylko zrozumienie działania układu i świadome korzystanie z symulatora układów elektronicznych może zapewnić dokonywanie zmian wartości elementów w sposób przemyślany, prowadzący do uzyskania prawidłowego projektu. Ostatecznym sprawdzianem prawidłowości projektu jest zmontowanie i uruchomienie rzeczywistego układu w laboratorium.

Do najczęstszych błędów i trudności związanych z symulacją układu należą:

•    Przyjęcie parametrów modelu tranzystora o wartościach odmiennych niż rzeczywiste. Dotyczy to w szczególności parametrów h_2le, C , C_Je. Dokładne określenie wartości parametrów wymaga specjalnej procedury i szczegółowych pomiarów.

•    Nieprawidłowa interpretacja wyników analizy AC. Należy zauważyć, że przyjęcie liniowego przybliżenia modelu sieci nieliniowej jest uzasadnione jedynie w przypadku małych amplitud sygnałów zmiennych. Tymczasem analiza AC — z założenia liniowa — dopuszcza dowolną wartość amplitudy wymuszeń przyrostowych. Aby się o tym przekonać, wystarczy wykonać analizę AC dla dwóch wartości wymuszeń, np.:

VG 1 0 AC IM    — wartość wymuszenia 0,001 V,

VG 1 0 AC 1MEG — wartość wymuszenia 1 000 000 V.

W rzeczywistym układzie przy dużych wartościach wymuszeń pojawią się zniekształcenia nieliniowe, których nie uwzględnia analiza AC. Aby ocenić zniekształcenia sygnału należy wykonać analizę w dziedzinie czasu (polecenie .TRAN) dla kilku okresów sygnału wejściowego. Umożliwia ona obejrzenie rzeczywistych kształtów napięć i prądów (w funkcji czasu) w różnych miejscach układu i dokonanie analizy zniekształceń (.FOUR). Należy jednak zwrócić uwagę na prawidłowy opis wymuszeń, gdyż ich wartości dla poszczególnych analiz są specyfikowane w różnych miejscach linii opisującej źródło napięcia sterującego [5].

71