Моделирование многокаскадного транзисторного усилителя

Смоделировать трехкаскадный транзисторный усилитель по схеме с ОЭ в системе PSPICE-AD. Вид сигнала экспоненциальный, напряжение питания 9в, коэффициент усиления 1000000.

Введение

Моделирование в среде PSPICE-AD позволяет производить анализ статического режима, анализ переходных процессов, анализ рабочих точек, Фурье-анализ, анализ чувствительности и допусковый анализ, производить расчет температурной стабильности, анализ рабочих точек активных схем; большой объем библиотек электрорадиоэлементов позволяет моделировать работу схем как на отечественной, так и на зарубежной элементной базе.

Основная часть

В качестве транзистора для всех трех каскадов выберем 2N2218. Величину входного сигнала примем равной 2 мкВ. Система PSPICE AD позволяет провести температурный анализ схемы. Воспользовавшись этой возможностью, проанализируем работу схемы при трех различных температурах: 0, 25, 100 C.

Расчет первого каскада

Схема:

Описание в PSPICE AD:

*1 kaskad*

r1 3 4 36600

r2 4 0 11253

r3 3 5 1800

r4 6 7 1e-3

r5 7 0 220

c1 1 4 1e-3

c2 7 0 1e-3

c3 5 8 1e-3

q1 5 4 6 q2n2218

Расчет второго каскада

Схема:

Описание в PSPICE AD:

*2 kaskad*

r6 3 8 36600

r7 8 0 11253

r8 3 9 1800

r9 10 11 1e-3

r10 11 0 250

c4 11 0 1e-3

c5 9 12 1e-3

q2 9 8 10 q2n2218

Расчет третьего каскада

Схема:

Описание в PSPICE AD:

*3 kaskad*

r11 3 12 101900

r12 12 0 30740

r13 3 13 4000

r14 14 15 1e-3

r15 15 0 704

rl 2 0 20000

c6 15 0 1e-3

c7 13 2 1e-3

q3 13 12 14 q2n2218

Расчет устройства

Описание в PSPICE AD:

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** CIRCUIT DESCRIPTION

*****************************************************************************

*1 kaskad*

r1 3 4 36600

r2 4 0 11253

r3 3 5 1800

r4 6 7 1e-3

r5 7 0 220

c1 1 4 1e-3

c2 7 0 1e-3

c3 5 8 1e-3

q1 5 4 6 q2n2218

*2 kaskad*

r6 3 8 36600

r7 8 0 11253

r8 3 9 1800

r9 10 11 1e-3

r10 11 0 250

c4 11 0 1e-3

c5 9 12 1e-3

q2 9 8 10 q2n2218

*3 kaskad*

r11 3 12 101900

r12 12 0 30740

r13 3 13 4000

r14 14 15 1e-3

r15 15 0 704

rl 2 0 20000

c6 15 0 1e-3

c7 13 2 1e-3

q3 13 12 14 q2n2218

v1 3 0 9

v2 1 0 exp(0 -2e-6 0 1e-8 1e-8)

.tran 5e-6 1e-4

.print tran v(1) v(2)

.plot tran v(2)

.probe v(1) v(2)

.temp 0 25 100

.model q2n2218 npn

.lib c:/bipolar.lib

.end

Схема:

Вывод

Мной был смоделирован трехкаскадный усилитель по схеме с ОЭ. Был получен коэффициент усиления - 1350000. Все графики и таблицы приведены в приложениях.

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

*1 kaskad*

r1 3 4 36600

r2 4 0 11253

r3 3 5 1800

r4 6 7 1e-3

r5 7 0 220

c1 1 4 1e-3

c2 7 0 1e-3

c3 5 8 1e-3

q1 5 4 6 q2n2218

*2 kaskad*

r6 3 8 36600

r7 8 0 11253

r8 3 9 1800

r9 10 11 1e-3

r10 11 0 250

c4 11 0 1e-3

c5 9 12 1e-3

q2 9 8 10 q2n2218

*3 kaskad*

r11 3 12 101900

r12 12 0 30740

r13 3 13 4000

r14 14 15 1e-3

r15 15 0 704

rl 2 0 20000

c6 15 0 1e-3

c7 13 2 1e-3

q3 13 12 14 q2n2218

v1 3 0 9

v2 1 0 exp(0 -2e-6 0 1e-8 1e-8)

.tran 5e-6 1e-4

.print tran v(1) v(2)

.plot tran v(2)

.probe v(1) v(2)

.temp 0 25 100

.model q2n2218 npn

.lib c:/bipolar.lib

.end

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** BJT MODEL PARAMETERS

******************************************************************************

q2n2218

NPN

IS 100.000000E-18

BF 100

NF 1

BR 1

NR 1

CN 2.42

D .87

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES TEMPERATURE = 0.000 DEG C

******************************************************************************

**** BJT MODEL PARAMETERS

NAME BF ISE VJE CJE RE RB

BR ISC VJC CJC RC RBM

IS ISS VJS CJS GAMMA RCO

q2n2218 1.000E+02 0.000E+00 7.965E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

1.000E+00 0.000E+00 7.965E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

1.084E-18 0.000E+00 7.965E-01 0.000E+00 1.000E-11 0.000E+00

1.000E+01

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 0.000 DEG C

******************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 9.0000 ( 4) 1.7613

( 5) 1.5728 ( 6) .9169 ( 7) .9168 ( 8) 1.7925

( 9) 2.2260 ( 10) .9503 ( 11) .9502 ( 12) 1.7697

( 13) 3.6458 ( 14) .9518 ( 15) .9518

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

v1 -9.694E-03

v2 0.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 8.72E-02 WATTS

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 0.000 DEG C

******************************************************************************

TIME V(1) V(2)

0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

5.000E-06 -7.454E-07 1.355E+00

1.000E-05 -2.762E-07 5.309E-01

1.500E-05 -1.009E-07 1.950E-01

2.000E-05 -3.737E-08 6.950E-02

2.500E-05 -1.365E-08 2.214E-02

3.000E-05 -5.058E-09 4.912E-03

3.500E-05 -1.848E-09 -1.528E-03

4.000E-05 -6.845E-10 -3.858E-03

4.500E-05 -2.501E-10 -4.726E-03

5.000E-05 -9.264E-11 -5.037E-03

5.500E-05 -3.384E-11 -5.150E-03

6.000E-05 -1.254E-11 -5.187E-03

6.500E-05 -4.580E-12 -5.198E-03

7.000E-05 -1.697E-12 -5.198E-03

7.500E-05 -6.198E-13 -5.195E-03

8.000E-05 -2.296E-13 -5.190E-03

8.500E-05 -8.388E-14 -5.185E-03

9.000E-05 -3.108E-14 -5.180E-03

9.500E-05 -1.135E-14 -5.175E-03

1.000E-04 -4.131E-15 -5.166E-03

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 0.000 DEG C

******************************************************************************

TIME V(2)

(*)---------- -1.0000E+00 0.0000E+00 1.0000E+00 2.0000E+00 3.0000E+00

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

0.000E+00 0.000E+00 . * . . .

5.000E-06 1.355E+00 . . . * . .

1.000E-05 5.309E-01 . . * . . .

1.500E-05 1.950E-01 . . * . . .

2.000E-05 6.950E-02 . .* . . .

2.500E-05 2.214E-02 . * . . .

3.000E-05 4.912E-03 . * . . .

3.500E-05 -1.528E-03 . * . . .

4.000E-05 -3.858E-03 . * . . .

4.500E-05 -4.726E-03 . * . . .

5.000E-05 -5.037E-03 . * . . .

5.500E-05 -5.150E-03 . * . . .

6.000E-05 -5.187E-03 . * . . .

6.500E-05 -5.198E-03 . * . . .

7.000E-05 -5.198E-03 . * . . .

7.500E-05 -5.195E-03 . * . . .

8.000E-05 -5.190E-03 . * . . .

8.500E-05 -5.185E-03 . * . . .

9.000E-05 -5.180E-03 . * . . .

9.500E-05 -5.175E-03 . * . . .

1.000E-04 -5.166E-03 . * . . .

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES TEMPERATURE = 25.000 DEG C

******************************************************************************

**** BJT MODEL PARAMETERS

NAME BF ISE VJE CJE RE RB

BR ISC VJC CJC RC RBM

IS ISS VJS CJS GAMMA RCO

q2n2218 1.000E+02 0.000E+00 7.535E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

1.000E+00 0.000E+00 7.535E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

7.350E-17 0.000E+00 7.535E-01 0.000E+00 1.000E-11 0.000E+00

1.000E+01

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 25.000 DEG C

******************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 9.0000 ( 4) 1.7528

( 5) 1.3950 ( 6) .9388 ( 7) .9388 ( 8) 1.7847

( 9) 2.0630 ( 10) .9731 ( 11) .9731 ( 12) 1.7615

( 13) 3.5072 ( 14) .9764 ( 15) .9764

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

v1 -9.918E-03

v2 0.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 8.93E-02 WATTS

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 25.000 DEG C

******************************************************************************

TIME V(1) V(2)

0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

5.000E-06 -7.454E-07 7.645E-01

1.000E-05 -2.762E-07 -3.491E-02

1.500E-05 -1.009E-07 -3.541E-01

2.000E-05 -3.737E-08 -4.721E-01

2.500E-05 -1.365E-08 -5.162E-01

3.000E-05 -5.058E-09 -5.317E-01

3.500E-05 -1.848E-09 -5.371E-01

4.000E-05 -6.845E-10 -5.387E-01

4.500E-05 -2.501E-10 -5.388E-01

5.000E-05 -9.264E-11 -5.384E-01

5.500E-05 -3.384E-11 -5.378E-01

6.000E-05 -1.254E-11 -5.372E-01

6.500E-05 -4.580E-12 -5.365E-01

7.000E-05 -1.697E-12 -5.359E-01

7.500E-05 -6.198E-13 -5.352E-01

8.000E-05 -2.296E-13 -5.345E-01

8.500E-05 -8.388E-14 -5.338E-01

9.000E-05 -3.108E-14 -5.332E-01

9.500E-05 -1.135E-14 -5.325E-01

1.000E-04 -4.131E-15 -5.318E-01

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 25.000 DEG C

******************************************************************************

TIME V(2)

(*)---------- -1.0000E+00 0.0000E+00 1.0000E+00 2.0000E+00 3.0000E+00

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

0.000E+00 0.000E+00 . * . . .

5.000E-06 7.645E-01 . . * . . .

1.000E-05 -3.491E-02 . * . . .

1.500E-05 -3.541E-01 . * . . . .

2.000E-05 -4.721E-01 . * . . . .

2.500E-05 -5.162E-01 . * . . . .

3.000E-05 -5.317E-01 . * . . . .

3.500E-05 -5.371E-01 . * . . . .

4.000E-05 -5.387E-01 . * . . . .

4.500E-05 -5.388E-01 . * . . . .

5.000E-05 -5.384E-01 . * . . . .

5.500E-05 -5.378E-01 . * . . . .

6.000E-05 -5.372E-01 . * . . . .

6.500E-05 -5.365E-01 . * . . . .

7.000E-05 -5.359E-01 . * . . . .

7.500E-05 -5.352E-01 . * . . . .

8.000E-05 -5.345E-01 . * . . . .

8.500E-05 -5.338E-01 . * . . . .

9.000E-05 -5.332E-01 . * . . . .

9.500E-05 -5.325E-01 . * . . . .

1.000E-04 -5.318E-01 . * . . . .

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES TEMPERATURE = 100.000 DEG C

******************************************************************************

**** BJT MODEL PARAMETERS

NAME BF ISE VJE CJE RE RB

BR ISC VJC CJC RC RBM

IS ISS VJS CJS GAMMA RCO

q2n2218 1.000E+02 0.000E+00 6.191E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

1.000E+00 0.000E+00 6.191E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

8.509E-13 0.000E+00 6.191E-01 0.000E+00 1.000E-11 0.000E+00

1.000E+01

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 100.000 DEG C

******************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 9.0000 ( 4) 1.6860

( 5) 1.1769 ( 6) .9672 ( 7) .9672 ( 8) 1.7607

( 9) 1.5609 ( 10) 1.0435 ( 11) 1.0435 ( 12) 1.7363

( 13) 3.0809 ( 14) 1.0522 ( 15) 1.0522

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

v1 -1.043E-02

v2 0.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 9.39E-02 WATTS

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 100.000 DEG C

******************************************************************************

TIME V(1) V(2)

0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

5.000E-06 -7.454E-07 5.114E-01

1.000E-05 -2.762E-07 2.652E-02

1.500E-05 -1.009E-07 -1.618E-01

2.000E-05 -3.737E-08 -2.309E-01

2.500E-05 -1.365E-08 -2.566E-01

3.000E-05 -5.058E-09 -2.658E-01

3.500E-05 -1.848E-09 -2.690E-01

4.000E-05 -6.845E-10 -2.700E-01

4.500E-05 -2.501E-10 -2.702E-01

5.000E-05 -9.264E-11 -2.700E-01

5.500E-05 -3.384E-11 -2.698E-01

6.000E-05 -1.254E-11 -2.695E-01

6.500E-05 -4.580E-12 -2.692E-01

7.000E-05 -1.697E-12 -2.689E-01

7.500E-05 -6.198E-13 -2.686E-01

8.000E-05 -2.296E-13 -2.683E-01

8.500E-05 -8.388E-14 -2.680E-01

9.000E-05 -3.108E-14 -2.677E-01

9.500E-05 -1.135E-14 -2.673E-01

1.000E-04 -4.131E-15 -2.670E-01

**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

***cxema Valeev Ildar 5309***

**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 100.000 DEG C

******************************************************************************

TIME V(2)

(*)---------- -1.0000E+00 0.0000E+00 1.0000E+00 2.0000E+00 3.0000E+00

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

0.000E+00 0.000E+00 . * . . .

5.000E-06 5.114E-01 . . * . . .

1.000E-05 2.652E-02 . * . . .

1.500E-05 -1.618E-01 . * . . . .

2.000E-05 -2.309E-01 . * . . . .

2.500E-05 -2.566E-01 . * . . . .

3.000E-05 -2.658E-01 . * . . . .

3.500E-05 -2.690E-01 . * . . . .

4.000E-05 -2.700E-01 . * . . . .

4.500E-05 -2.702E-01 . * . . . .

5.000E-05 -2.700E-01 . * . . . .

5.500E-05 -2.698E-01 . * . . . .

6.000E-05 -2.695E-01 . * . . . .

6.500E-05 -2.692E-01 . * . . . .

7.000E-05 -2.689E-01 . * . . . .

7.500E-05 -2.686E-01 . * . . . .

8.000E-05 -2.683E-01 . * . . . .

8.500E-05 -2.680E-01 . * . . . .

9.000E-05 -2.677E-01 . * . . . .

9.500E-05 -2.673E-01 . * . . . .

1.000E-04 -2.670E-01 . * . . . .

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .03

Список литературы

Аксенов И.Б., Кузнецов Д.И., Русяев Н.Н., Тюхтит М.Ф. Моделирование объектов РЭС в системе PSPICE AD: Учебное пособие/ Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2006. 52 с.