Hilfe bei der Simulation eines gemeinsamen Kollektorverstärkers in PSPICE

Ich habe so viele Informationen wie möglich eingefügt, also sollte es nur darum gehen, auf etwas Einfaches hinzuweisen (hoffentlich).

Ich versuche, eine Vorspannungsschaltung für einen Common Collector BJT-Verstärker zu modellieren. Ich führe eine Transientenanalyse auf der Schaltung durch und erhalte die folgenden Simulationsergebnisse (angehängte Bilder), die ich nicht interpretieren kann. Ich habe auch meine Mindestspezifikationen für die Schaltung und meine theoretisch berechneten Werte aufgelistet. Soweit ich das beurteilen kann, mache ich alles richtig, obwohl ich nicht sehe, wie ich den Collector-Widerstand auswählen soll, da er in keiner meiner Gleichungen vorkommt. Ich sehe auch weder die Spannungsverstärkung noch den von PSPICE berechneten Q-Punkt in der Simulationsausgabedatei.

MINDESTSPEZIFIKATIONEN:

Eingangswiderstand >= 5 k Ω
Ausgangswiderstand = 50 Ω
Spannungsverstärkung 0,95 mit 5 k Ω Lastausgangsspannungshub
von mind 2 Vpp quer 5 k Ω Belastung
v C C 20 v

VERWENDETE FORMELN:

Eingangswiderstand: R 1 | | R 2 | | ( β + 1 ) R E
Ausgangswiderstand: R E | | R π / ( β + 1 )
Spannungsverstärkung:

R E ( β + 1 ) R π + R E ( β + 1 )

G M : ICH C / 0,026
R π : β / G M

BERECHNETE WERTE:

R 1 : 36 k Ω
R 2 : 50 k Ω
R e : 10 k Ω
R C : ?
R π : 5075
G M : 0,0197
ICH C : 5.122 × 10 4
Spannungsverstärkung: 0,995
Vb: 5.772 V
Eingangswiderstand >= 20.5 k
Ausgangswiderstand = 50
Ausgangsspannungshub von mind 2 Vpp quer 5 k laden
v C C 10 v

  • Wie Sie sehen können, habe ich keinen Wert für R C , da ich nicht sehe, wie es sich auf meine Gleichungen auswirkt.


Schaltungsbild:



Simulationswellenformbild:



Bild der Simulationswellenform-Cursorwerte (entspricht dem vorherigen Wellenformbild):



Simulationsausgabedatei:

  • Wo ist der Q-POINT?
Bei einem gemeinsamen Kollektor sollte der Kollektor kurzgeschlossen werden v C C . Somit, R C = 0 .
Mein Schaltplan schlägt einen unbekannten Kollektorwiderstand vor, also war meine beste Vermutung, dass es keine Rolle spielen würde. Aber warum sollte man es dann einschließen? Sicherlich muss es etwas beeinflussen.
Ich nehme an, es ist allgemeingültig, aber es ist per Definition 0 für eine echte gemeinsame Kollektorschaltung . Sie würden einen Kollektorwiderstand für einen gemeinsamen Emitter einschließen (Ausgang liegt am Kollektor), aber für einen gemeinsamen Kollektor ist Ihnen der Kollektorknoten egal (er befindet sich nicht im Signalpfad und muss nur eine ausreichend hohe Spannung aufweisen). die Transistoren sind nicht in Sättigung), damit Sie sie anbinden können v C C .
Wenn also Vb 5,772 V beträgt, ist meine einzige Sorge bei Rc, dass Vc größer als 5,722 V ist, um im vorwärtsaktiven Modus zu funktionieren? Ich weiß, dass C>B>E vorwärts aktiv ist und C<B>E Sättigung ist und C<B<E abgeschnitten ist. Aber diese gewünschten Spannungen widersprechen meinem Verständnis, dass die Spannung an Rc durch die Vorspannung an R1 bestimmt wird. Wie kommt das alles zusammen? Dies kann eine eigene Frage sein ...
R 1 Und R 2 Satz v B , und um dann sicherzustellen, dass der Transistor in Vorwärtsrichtung und nicht in Sättigung ist, die Sie benötigen v B < v C . Die Spannung über R C wird bestimmt durch ICH C seit v C = v C C ICH C R C . Zum Einstellen ICH C , nehmen Sie einen Diodenabfall an ( 0,7 V) für die BE-Kreuzung, die Ihnen gibt v E von deiner v B . Dann einstellen R E um dir das Gewünschte zu geben ICH E ICH C .
Ein Sonderfall, in dem Rc /= 0 ist, ist, wenn Rc = Re ist (und der Verstärker für Vs/2 über Q1 und Vs/4 über Rc und Re vorgespannt ist). Dann arbeitet der Transistor sowohl als Verstärker mit gemeinsamem Kollektor als auch mit gemeinsamem Emitter gleichzeitig werden wahre und invertierte Kopien des Eingangssignals auf Re bzw. Rc geliefert. Dieser "Phasenteiler" wird in Leistungsverstärkern verwendet.
Also mache ich jetzt alle verrückt. Es war ein Fehler in der Anleitung und es sollte kein Kollektorwiderstand vorhanden sein. Trotzdem habe ich noch viel gelernt. Eine letzte Sache: Wo sind der Q-Punkt und die Spannungsverstärkung im Bild für die oben angehängte Simulationsausgabedatei aufgeführt? Ich glaube, ich suche an der richtigen Stelle.

Antworten (1)

"Gemeinsamer Kollektor" bedeutet, dass der Kollektor ein gemeinsamer Punkt für Eingangs- und Ausgangssignale ist (dh Masse oder eine feste Spannung relativ dazu). In einer echten Common-Collector-Schaltung ist der Wert von RC null Ohm. Größere Werte funktionieren immer noch, aber mit reduziertem Ausgangsspannungshub.

In Ihrer Schaltung kann der Emitter nur auf etwas weniger als 9 V ansteigen, da RC dann um 1 V abfällt, sodass der Transistor gesättigt ist (sich zwischen Kollektor und Emitter null Volt nähert). Da Sie jedoch nur 2 Vpp Ausgang benötigen und die Emitter-Ruhespannung ~ 5 V beträgt, sollte dies kein Problem darstellen.

Danke für Ihre Rückmeldung. Es hört sich so an, als ob meine Schaltung abgesehen von der Rc / V (Swing) -Beziehung korrekt vorgespannt ist. Ich bin mir nicht sicher, ob Sie mit PSPICE vertraut sind, aber wenn ja: Können Sie bitte auf meinen Wellenform- und Cursorbildern darauf hinweisen, wo die Spannungsverstärkung beobachtet werden kann und wo der Q-Punkt in der Simulationsausgabedatei aufgeführt ist? Die Simulationsergebnisse scheinen die Spannungen nur für die DC-Analyse mit offenen Kondensatoren anzuzeigen. Ich habe versucht, einen AC-Sweep auszuführen, aber das verursacht mehr Probleme und ist nicht so, wie ich das machen soll.
Die DC-Analyse gibt Ihnen den Ruhearbeitspunkt (das ist der Zustand ohne Signal und alle Kondensatoren offen). Die Transientenanalyse zeigt die momentanen Spannungen über der Zeit. Nur die AC-Analyse berechnet Signalamplituden. Um eine Verstärkung zu erhalten, müssen Sie eine AC-Analyse durchführen und die Ausgangsspannung geteilt durch die Eingangsspannung anzeigen.
In der Ausgabedatei wird der Q-Punkt als IC und VCE angegeben. Die Spannungsverstärkung kann aus der Anzeige der Emitterspannung (Amplituden) dividiert durch die Eingangsamplitude (200 mV) abgeleitet werden. Und welche Probleme sind mit einer Wechselstromanalyse verbunden?
Ja Dankeschön. Ich habe die Spannungsverstärkung nicht richtig gemessen. Ich hatte zu viele Spannungsmarkierungen auf dem Stromkreis platziert und es verzerrte die einzigen zwei Markierungen, die ich brauchte.
Eine letzte Sache, die mich über die Sättigung verwirrt, die Sie in Bezug auf die <9V ansprechen: Ich weiß, dass dies auftritt, wenn C<B>E. Das Problem liegt beim Wert von C. Wird dieser bestimmt durch (Ic)x(Rc) oder [Vcc - (Ic)(Re)]. Laut Herrn Kirchoff sollten sie gleich sein, außer dass ich Verweise auf Vce = 0,2 sehe, die vom Transistor über der Vce-Verbindung verwendet werden. Vc kann also auch gleich [ V(e) + 0,2 ] sein. Sollten alle diese Beziehungen gleich sein?