OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей - [38]
>VOLTAGE SOURCE CURRENTS
>NAME CURRENT
>VS -5.000E-07
>V0 5.000E-07
>TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-10 WATTS
>**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG С
>**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
>NAME E
>V-SOURCE -5.000E-05
>I-SOURCE 5.000E-07
>**** CURRENT-CONTROLLED CURRENT SOURCES
>NAME F
>I-SOURCE 2.500E-05
>**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS
>V(4)/ VS = -2.000E+02
>INPUT RESISTANCE AT VS = 2.000E+03
>OUTPUT RESISTANCE AT V(4) = 8.400E+03
Рис. 3.8. Выходной файл анализа для схемы на рис. 3.7
Подводя итог, заметим, что анализ PSpice избавил вас от ряда вычислений, но без понимания направлений токов и полярностей напряжений ваше решение будет не завершено. Вы должны понимать, что теория h-параметров сочетается здесь с моделью PSpice, которую мы разработали. Необходимо помнить, что определение h-параметров зависит от конфигурации схемы.
Некоторые авторы используют другие модели, не основанные на h-параметрах. Часто они являются более простыми, но менее точными. Однако у вас будет меньше проблем при анализе, чем в рассмотренном и в ряде последующих примеров.
В задаче на рис. 3.14 принят именно такой упрощенный вариант модели, и она служит введением в эту тему. Относительно просто разработать модели для схем ОБ и ОК.
Анализ схем с общим коллектором, использующий модель с h-параметрами
Другой широко используемой схемой является схема с общим коллектором (ОК), показанная на рис. 3.9. Снова, как и в предыдущем примере, мы рассматриваем базовую схему, к которой с помощью теоремы Тевенина и других методов упрощения схем могут быть сведены более сложные задачи. Входной сигнал подан через R>S на базу транзистора, а выходной снимается с эмиттера. На рис. 3.10 показана схема с моделью транзистора в h-параметрах. Схема почти идентична модели на рис. 3.7, но в ней должны использоваться h-параметры для схемы ОК. Это обеспечивается следующим входным файлом:
>Common-Collector Circuit Analysis with h Parameters
>VS 1 0 1mV
>V0 3 3A 0
>E 3A 0 4 0 1
>F 4 0 V0 -51
>RS 1 2 1k
>RI 2 3 1.1k
>RO 4 0 40k
>RL 4 0 10k
>.OP
>.OPT nopage
>.TF V (4) VS
>.END
Рис. 3.9. Транзисторный усилитель с общим коллектором
Рис. 3.10. Модель схемы с общим коллектором в h-параметрах, включающая источник питания и нагрузку
Выполните анализ на PSpice и убедитесь, что V(4)/VS=0,9949; I>L=0.949Е-8; I>b=2.438Е-9; A>I=I>L/I>b=40,8; R'>0=40,97 Ом (включая R>L) и R'>i=410 кОм (включая R>s). Определите входное сопротивление со стороны базы и выходное сопротивление без учета R>L. Они должны быть следующими: R>i=409,1 кОм и R>0=41,14 Ом. Покажите направления токов на схеме и отметьте точки для определения входного и выходного сопротивлений. Обратите внимание, что коэффициент усиления по напряжению почти равен 1 без инвертирования фазы. Коэффициент усиления по току также не показывает инвертирования фазы.
Анализ схем с общей базой, использующий модель с h-параметрами
В схеме с общей базой, показанной на рис. 3.11, используются те же значения для навесных компонентов, что и в предыдущих примерах. На рис. 3.12 приведена схема с h-параметрами. При использовании типичных h-параметров для схемы ОБ, входной файл примет вид:
>Common-Base Circuit Analysis with h Parameters
>VS 1 0 1mV
>V0 3 3A 0
>E 3A 0 4 0 2.9Е-4
>F 4 0 V0 -0.98
>RS 1 2 1k
>RI 2 3 21.6
>RO 4 0 2.0 4MEG
>RL 4 0 10k
>.OP
>.OPT nopage .TF V(4) VS
>.END
Рис. 3.11. Схема транзисторного усилителя с общей базой
Рис. 3.12. Модель схемы с общей базой в h-параметрах, включающая источник питания и нагрузку
Выполните анализ и убедитесь, что A>I=9,52; I>L=0,95 мкА; I>e=0,976 мкА; R'>i=1024 Ом и R'>0=9,924 Ом. Определите R>i со стороны эмиттера и R>0 без учета R>L. Они должны быть R>i=24 Ом и R>0=1,3 МОм. Покажите, что коэффициент передачи напряжения с эмиттера на коллектор равен A>V=406.
На рис. 3.13 показан выходной файл PSpice для этого примера. Лишние строки были удалены из файла до распечатки.
>*** 06/22/99 14:10:18 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998)
>Common-Base Circuit Analysis with h Parameters
>**** CIRCUIT DESCRIPTION
>VS 1 0 1mV
>VO 3 3A 0
>E 2A 0 4 0 2.9E-4
>F 4 0 VO -0.98
>RS 1 2 1k
>RI 2 3 21.6
>RO 4 0 2.04MEG
>RL 4 0 10k
>.OP
>.OPT nopage
>.TF V(4)
>VS .END
>NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
>( 1) .0010 ( 2) 23.85E-06 ( 3) 2.761E-06 ( 4) .0095
>( 3A) 2.761E-06
>VOLTAGE SOURCE CURRENTS
>NAME CURRENT
>VS -9.762E-07
>V0 9.762E-07
>TOTAL POWER DISSIPATION 9.76E-10 WATTS
>**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
>NAME
>V-SOURCE 2.761E-06
>I-SOURCE 9.762E-07
>**** CURRENT-CONTROLLED CURRENT SOURCES
>NAME F
>I-SOURCE -9.566E-07
>**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS
>V(4/VS) = 9.520Е-10
>INPUT RESISTANCE AT VS = 1.024E+03
>OUTPUT RESISTANCE AT V(4) = 9.924E+03
Рис. 3.13. Выходной файл при исследовании схемы на рис. 3.12
Итак, мы рассмотрели три базовые конфигурации транзисторных усилителей с общим эмиттером: ОЭ, ОК и ОБ. Для каждой из них получена модель, пригодная для анализа на PSpice. Мы использовали h-параметры, типичные для каждой конфигурации. Для анализа конкретных типов транзисторов необходимо иногда использовать другие значения параметров, которые можно найти в справочных данных на транзисторы.
Анализ схем для других конфигураций