Der BJT-Verstärker hat unterschiedliche Verstärkungen für negative und positive Eingänge

Es gab einige Fehler in meiner alten Frage, also habe ich beschlossen, sie zu schließen und sie hier zu wiederholen.

Ich arbeite an einem 3-stufigen NPN-BJT-Verstärker für meine Schaltungsklasse. Die ersten beiden Stufen sind gemeinsame Emitterstufen. Diese sorgen für die erforderliche Spannungsverstärkung von mindestens 1800. Die letzte Stufe ist ein Emitterfolger, der für eine niedrige Ausgangsimpedanz sorgt. Meine Gruppe hat ein seltsames Problem, wenn wir die Schaltung durch Kadenz (einen Schaltungssimulator) laufen lassen. Alles sieht gut aus, wir haben eine gute Übertragungsfunktion der erwarteten Grenzfrequenzen. Als wir jedoch die Transientenanalyse durchführten, stellten wir fest, dass die untere Spitze der Sinuswelle am Ausgang größer ist als die obere Spitze. Wir sind uns nicht sicher, warum. Wir haben die Spannungen an allen BJTs überprüft und sie liegen alle im FAR-Bereich. Hat das schon mal jemand gesehen oder einen Rat.

Hier ist das Diagramm der Schaltung, an der wir arbeiten. Tut mir leid, wenn es ein wenig chaotisch ist, da es viel überarbeitet wurde.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Hier ist die Übertragungsfunktion dieser Schaltung von 1 Hz bis 1 MHz aufgetragen. Diese Übertragungsfunktion scheint die Anforderungen zu erfüllen. Auch wenn Sie sich fragen, dass der Kondensator, der am Ende der Schaltung auf Masse geht, als Tiefpassfilter fungiert, da die 3-DB-Grenze zu hoch war. Wir haben die Analyse ohne es durchgeführt und es hat das Problem nicht geändert. Wir haben die Stufen auch einzeln getestet und sie scheinen nur in Kombination den Ausgang zu verfälschen. Die Verzerrung ist nach der zweiten Stufe sichtbar, wenn sie mit der ersten kombiniert wird.

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Zum Schluss noch ein Bild der Verzerrung. Dies stammt aus einer Transientenanalyse (minus DC) mit einem 20-uV-Eingang, der bei 1 kHz läuft. Sehen Sie, wie die obere Spitze auf etwa 69 mV ansteigt, während die untere auf -76 mV geht. Beachten Sie auch, dass ich versucht habe, es mit kleineren und größeren Eingangsspannungen zu betreiben. Wir bekommen das gleiche Problem.

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Beachten Sie, dass ich auch gerade versucht habe, die Transientenanalyse bei verschiedenen Frequenzen durchzuführen. Das ändert nichts und das Problem ist immer noch da.

Auf der rechten Seite Ihres Transienten scheinen beide ungefähr 75 mV in ihrer Richtung zu haben. Wo misst du das? Möglicherweise beobachten Sie nur eine anfängliche Änderung des DC-Offsets.
Ihre ausgeschnittenen Ansichten sind nicht lesbar. Besonders problematisch ist Ihr Simulationsschema.
Wir haben versucht, die Transientenanalyse über einen längeren Zeitraum laufen zu lassen. Es bewegt sich etwas, aber es bewegt sich tatsächlich nach unten, was es noch schlimmer macht. Außerdem habe ich diese Zahlen durch Messen des Signals im Simulator erhalten, nicht durch Betrachten der Grafik.
Ich denke, Sie müssen auf die Bilder klicken, um eine größere Ansicht zu erhalten, wenn Sie sie nicht lesen können.
Tipp 1: Ändern Sie den Hintergrund auf hellgrau statt schwarz, wenn Sie das Bild aus Virtuoso exportieren. Verwenden Sie: Datei => Bild exportieren. Sie können auch die Monochrom-Option verwenden. Tipp 2: Verwenden Sie von ADE: Ergebnisse => Knotenspannungen annotieren, um die DC-Vorspannungspunkte darzustellen. Sie müssen die Option "DC-Arbeitspunkt speichern" aktiviert haben (es befindet sich in der DC-Simulation).
Haben Sie schon einmal von der nichtlinearen Übertragungscharakteristik von Transistoren gehört - auch bei Gegenkopplung?
Nö. Ich fragte den für mein Labor verantwortlichen Doktoranden, ob es das Ergebnis von etwas Nichtlinearem sein könnte, und er sagte, das sei nicht möglich. Ich fand das seltsam, da das Kleinsignalmodell nur annähernd linear ist und die Verstärkung so groß ist.

Antworten (1)

Ihre ersten beiden Transistoren sehen falsch vorgespannt aus, so dass Ve in Q0 ungefähr (0,5 * Vcc - 0,7 V) ist, Q1 vielleicht etwas besser.

Dies bedeutet (dank der Symmetrie zwischen Re und Rc (z. B. R0 und R3), dass Vc ungefähr Vcc/2 + 0,7 V beträgt, mit anderen Worten, Vce = 1,4 V ungefähr, und der Transistor nahe an der Sättigung ist.

Erster Schritt: Führen Sie eine DC-Analyse durch, um dies für beide gemeinsamen Emitterstufen zu bestätigen (der Emitterfolger ist in Ordnung).

Um den linearen Dynamikbereich zu maximieren, möchten Sie den möglichen Kollektorhub maximieren, also als ersten Durchgang eine erneute Vorspannung für Vc = 9 V, Ve = 3 V, dh Vb = 3,7 V, berechnen Sie die Basiswiderstände dafür - und prüfen Sie, ob dies der Fall ist verbessert.

Dadurch erhalten Sie bis zu 6 V pp Swing an den Kollektoren. Es ist nicht das Beste, was Sie tun können, da Sie weniger AC-Swing am Emitter haben, daher können Sie den Headroom weiter erhöhen, aber ich höre hier auf.