5. Расчет нагрузочной характеристики усилителя.

Нагрузочная характеристика определяет зависимость коэффициента усиления усилителя от сопротивления нагрузки K_u(R_н). По этой характеристике можно определить выходное сопротивление усилителя. Для выполнения этого пункта удобно воспользоваться глобальным параметром RH и автоматизировать процесс расчета. Для этого сделать следующее.

• Отключить (Analysis – Setup или пиктограмма ) режим Transient.

• Установить (Analysis – Setup или пиктограмма ) режим анализа по переменному току AC Sweep с параметрами: Decade, Pts/Decade = 101, Start Freq = 10, End Freq = 1Meg.Установить режим PARAMETRIC со следующими параметрами: Global Parameter; Decade, Pts/Decade = 10; Name = RH, задать Start Value=1; для каскада ОЭ: End Value=10k, для каскада ОК: End Value=3k (эта величина должна быть больше заданного в ТЗ сопротивления R_н).

• Запустить схему на расчет (клавиша F11 или пиктограмма ) и получить семейство амплитудно-частотных характеристик усилителя (рис. 8).

Для вывода графика нагрузочной характеристики в меню Plot выбрать X axis setting, в открывшемся окне установить режим Performance Analysis (пиктограмма ), после этого возникнет заготовка для второго графика. Затем в меню Trace выбрать Add (или нажать пиктограмму ). В открывшемся окне следует убрать галочки рядом с Current и Alias Names, затем выбрать в правом столбце функцию YatX(1,X_value), которая определяет значение переменной в заданной точке, а в левом – переменную V(1). Определить в середине на горизонтальном участке АЧХ заданную точку – f_ср = 3кГц (рис.8), и ввести это значение вместо X_value.. При этом в нижней части окна в строке Trace Expression появится выражение для построения графика: YatX(V(1),3k). Когда окно будет закрыто, появится график нагрузочной характеристики. После этого рекомендуется убрать нижний (исходный) график, щелкнув на нем ЛКМ и затем выбрав в меню Plot – Delete Plot.

Сопротивление R_вых можно определить по уровню K_{u хх}/2. Для этого с помощью курсоров надо определить и с помощью пиктограммы Mark Label отметить уровень K_{u хх}, затем, передвигая курсор вдоль характеристики, надо установить его на значении K_{u хх}/2, сопротивление R_вых будет получено в левом столбце окошка Probe Cursor. Эту точку также надо отметить с помощью пиктограммы Mark Label . Для более точного определения выходного сопротивления каскада ОК рекомендуется передвигать курсор, оперируя курсорными клавишами клавиатуры. Выходное сопротивление можно также найти, отметив маркером на характеристике две точки, из соотношения .

Рис.8. Семейство АЧХ (а) и нагрузочная характеристика усилителя (б).

6. Расчет параметров каскада (для тех, кому интересно).

Для расчета основных параметров каскада надо:

• добавить источник постоянного напряжения VDC (V2) с напряжением, равным потенциалу базы (чтобы не изменился режим работы схемы) на базу транзистора;

• маркировать вывод коллектора (для каскада ОЭ) или эмиттера (для каскада ОК) – установить метку Out;

• отключить (Analysis – Setup или пиктограмма ) режимы AC Sweep и PARAMETRIC;

• установить расчет малосигнальных параметров на постоянном токе (Analysis – Setup или пиктограмма ) Transfer Function с параметрами: Output Variable – V(Out), Input Source – V2;

• запустить схему на расчет (клавиша F11 или пиктограмма ).

Результаты анализа можно посмотреть в выходном файле программы Pspice с помощью команды Analysis/Examine Output программы Schematics после заголовка «SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS». Здесь надо учитывать, что программа рассчитывает коэффициент усиления и входное сопротивление (это важно для каскада ОК) в режиме холостого хода.