вопрос по схеме с ОЭ, моделирование в MultiSim Опции

[mcaffee]

Всем доброго времени суток! Помогите, пожалуйста, разобраться с таким примером.
На рисунке представлена схема и показания вольтметров в режиме без сигнала.
На вход транзистора подаем синус, сначала с амплитудой 0.1 Vrms, затем с амплитудой 2 Vrms. При моделировании в MultiSime получил вот такие результаты. На одном рисунке, при малом сигнале, схема усиливает хорошо (масштаб по осям одинаковый), на другом (амплитуда входного синуса 2Vrms) усиления почти нет, и появляются искажения в форме. Подскажите, с чем это связано и как можно это победить, что нужно поменять в схеме? (Идеально на выходе нужен максимально возможно усиленный синус синусоидальной формы при входной амплитуде 2 Vrms).

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Den64]

BC817 Ft 100MHz. На входе 25 МГц, на коллекторе активная нагрузка. В чём же проблема? Хотя бы тока наподдайте.

[domowoj]

А что вы хотели от 100 МГцового транзистора, подавая сигнал
25МГц.

[mcaffee]

А что вы хотели от 100 МГцового транзистора, подавая сигнал
25МГц.

Брал транзистор общего применения так сказать) подскажите, какой тогда транзистор можно взять ?) И дело получается именно в транзисторе? почему при изменении амплитуды входного сигнала форма выходного искажается?

[Den64]

почему при изменении амплитуды входного сигнала форма выходного искажается?

Настройте режим по постоянному току, транзистор до насыщения "махает". В симуляторе он у Вас достаточно бодро работает, в нормальном симуляторе и в реале картина скорей всего будет хуже.

[mcaffee]

Настройте режим по постоянному току, транзистор до насыщения "махает".

Что именно значит "махает"?)

[Den64]

Что именно значит "махает"?)

Размах напряжения на выходе достаточно большой, "доходит" до насыщения транзистора.

[mcaffee]

Настройте режим по постоянному току, транзистор до насыщения "махает". В симуляторе он у Вас достаточно бодро работает, в нормальном симуляторе и в реале картина скорей всего будет хуже.

А что Вы имеете в виду под "в нормальном симуляторе и в реале картина скорей всего будет хуже"?

[iosifk]

, на другом (амплитуда входного синуса 2Vrms) усиления почти нет, и появляются искажения в форме. Подскажите, с чем это связано и как можно это победить, что нужно поменять в схеме?

Представьте себе, такую грубую модель, что транзистор работает как переменное сопротивление.
Он может "откачивать" ток на землю и этим обеспечивает фронт "от плюса к земле". А вот положительный фронт "от земли к плюсу" обеспечивает резистор в коллекторе.
Далее, берем учебник по ТОЭ и смотрим, каким должен быть номинал резистора, чтобы он успевал накачать емкость нагрузки на требуемой частоте и с требуемой скоростью наростания тока...
Вот у Вас по диаграмме 3 видно, что резистор работает медленно, а транзистор - быстрее...
Ну и остается выбрать режим по постоянному току, потому как на нижней полуволне видно насыщение транзистора, т.е. он не может "опустить" сигнал на К еще ниже, т.к. он уже близок к насыщению....

[Den64]

А что Вы имеете в виду под "в нормальном симуляторе и в реале картина скорей всего будет хуже"?

я имею ввиду, что пользовался мультисимом. Картина далека от реальной. Даже старая версия этой программы (EWB) ближе к реальности. Пробовал только транзисторные схемы. Возможно с микросхемами мультисим лучше работает.
А в реальности что будет хуже - это всего лишь предположение. Возможно я не прав.

Кстати присмотрелся к осциллограмме размах напряжения на выходе 10В, и напряжение Vcc-Ve=10В. Что вы от него хотите? Поставьте колебательный контур на коллектор, размах увеличится.

Транзистор перегружен и "сверху" и "снизу", вот и искажения.

[mcaffee]

Кстати присмотрелся к осциллограмме размах напряжения на выходе 10В, и напряжение Vcc-Ve=10В. Что вы от него хотите? Поставьте колебательный контур на коллектор, размах увеличится.

Транзистор перегружен и "сверху" и "снизу", вот и искажения.

Поменял режим по постоянному сигналу получил вот такие значения. В результате получился такой сигнал (на рис.). Подскажите, возможно ли менять скважность, чтобы было приближено к меандру?

Кстати присмотрелся к осциллограмме размах напряжения на выходе 10В, и напряжение Vcc-Ve=10В. Что вы от него хотите? Поставьте колебательный контур на коллектор, размах увеличится.

Транзистор перегружен и "сверху" и "снизу", вот и искажения.

Подскажите, что нужно учитывать, чтобы транзистор не был перегружен и сверху и снизу? (коэффициент усиления, положение рабочей точки)? Спасибо!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[iosifk]

Подскажите, что нужно учитывать, чтобы транзистор не был перегружен и сверху и снизу? (коэффициент усиления, положение рабочей точки)? Спасибо!

Считайте "крайние" точки.
Максимальный сигнал в "плюс" - это когда транзистор имеет сопротивление значительно большее, чем сопротивление в К. Практически его можно представить как "разрыв" и максимальный уровень сигнала будет равен "питание - падение на коллекторном резисторе, учитываемое по току, протекающему по этому резистору и уходящему в нагрузку".
А минимальный - это когда транзистор находится в "насыщении" или на границе этого режима. Он представляется как источник напряжения 1вольт. А грубо можно сказать - что закоротка. Через него течет ток обусловленный резисторами в К и Э. Ну и туда же пририсовать сопротивление нагрузки. Правда у Вас не показано сопротивление в цепи источника переменного сигнала.

[mcaffee]

Считайте "крайние" точки.

Поправьте, пожалуйста, если скажу не так:

1) Правильно ли то, что чтобы выходной сигнал не был "обрезан" и сверху и снизу, потенциал покоя коллектора должен находиться посередине между напряжением питания Vcc и напряжением на базе? Тогда усиленный сигнал будет как раз в этой области и не исказится...

2)Прокомментируйте, пожалуйста, пример. Так ли рассуждаю?
Например, напряжение питания Vcc=15В, напряжение на базе делаем около Eб=3В (выбирал из того, что на эммитере будет 2.3В, что как раз достаточно для хорошей температурной стабилизации). Тогда напряжение покоя на коллекторе относительно земли будет 0.5(15-3)+Еб =6В+3В=9В. относительно этих 9В будет располагаться усиленный сигнал. Так?) Тогда на резисторе, который ограничивает ток коллетора, должно упасть 15В-9В=6В.
И вот тут наверное самый непонятный момент: Исходя из чего нужно выбрать Iк и Rк чтобы получить падение напряжения на Rк равное 6В?Как выбрать нужный Ik?

3)Но что делать, если усиление велико и сигнал все равно будет ограничиваться сверху Vсс и снизу Еб. Будет подобие прямоугольного импульса.. Можно ли такой импульс потом, после фильтрации постоянной составляющей использовать для какой-нибудь цифровой микросхемы, например 1554ЛА3?

Большое спасибо за ответы!

[Ydaloj]

а сколько вообще надо получить размах Uвых?

ещё раз

И вот тут наверное самый непонятный момент: Исходя из чего нужно выбрать Iк и Rк чтобы получить падение напряжения на Rк равное 6В?Как выбрать нужный Ik?

Представьте себе, такую грубую модель, что транзистор работает как переменное сопротивление.
Он может "откачивать" ток на землю и этим обеспечивает фронт "от плюса к земле". А вот положительный фронт "от земли к плюсу" обеспечивает резистор в коллекторе.
Далее, берем учебник по ТОЭ и смотрим, каким должен быть номинал резистора, чтобы он успевал накачать емкость нагрузки на требуемой частоте и с требуемой скоростью наростания тока...

у вас же не сферический усилитель в вакууме, у него нагрузка планируется же наверное какая-то?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Plain]

Считаются худшие случаи:

Смещение: 2,8 В (амплитуда "2V rms" с учётом потерь на C1) + 0,8 В (Uбэ при –40°C и Ic=min) + 0,1 В (запас) = 3,7 В, например, тупо 15 кОм разделить как 15 В в такой же пропорции.

Повторитель: 3,7 В (смещение) + 2,8 В (амплитуда) – 0,6 В (Uбэ при +85°C и Ic=max) = 5,9 В (на эмиттере)

Усиление: (15 В (питание) – 5,9 В (на эмиттере) – 0,3 В (запас на насыщение)) / 5,9 В (на эмиттере) = 1,5 (практически непосредственно отношение коллекторного к эмиттерному резисторов), при этом ток коллектора максимальный и должен быть на горизонтальном участке h21 при –40°C, исходя из чего выбирается и ток смещения, т.е. погрешность напряжения смещения (произведение Ib и параллельно соединённых базовых резисторов).

Выходное сопротивление такого усилителя равно R3, исходя из чего и выбирается сам транзистор, его питание, ток коллектора и т.д.