1.2. Моделирование выходного каскада в cadence orcad

Рис 1.3. Модель выходного каскада с общим эмиттером в среде Cadence OrCAD

Рис 1.4 Uвх(t) и Uвых(t) при частоте f=10Kгц

Uвх(t)макс=2мВ

Uвых(t)макс=28,6мВ

Следовательно коэффициент усиления третьего каскада равен

Рис 1.5. Модель выходного каскада с общим эмиттером в среде Cadence OrCAD на холостом ходу.

Рис 1.6 Uвх(t) и Uвых(t) при частоте f=10Kгц

Uвх(t)макс=2мВ

Uвых(t)макс=33мВ

Коэффициент усиления выходного каскада на холостом ходу равен .

1.3.Расчет промежуточного каскада

Так как входное сопротивление и сопротивление нагрузки выходного каскада приблизительно равны, то расчет для промежуточного каскада с общим эмиттером будет аналогичен расчетам выходного каскада.

1.4. Расчет входного каскада

Так как у нас на входе большое сопротивление то мы добавляем каскад с общим коллектором, который позволит нам получить на выходе маленькое сопротивление

Сопротивление эмиттера равно

По входным и выходным характеристикам определяем:

Рис 1.11 Определение рабочей точки по ВАХ

Далее рассчитываем :

Находим сопротивления на делителе напряжений:

Считаем емкости С1 и С2:

1.6. Моделирование входного каскада в cadence orcad

Рис 1.12. Модель первого каскада с общим коллектором в среде Cadence OrCAD

Рис 1.13Uвх(t) и Uвых(t) при частоте f=10Kгц

Uвх(t)макс=2мА

Uвых(t)макс=1,86мА

Следовательно коэффициент усиления первого каскада равен

1.7. Моделирование унч в cadence orcad

Построив и рассчитав три усилительных каскада, строим общую схему усиления и находим коэффициент усиления:

Рис 1.14. Модель усилителя в среде Cadence OrCAD

Рис 1.15 Uвх(t) и Uвых(t) при частоте f=10Kгц

Uвх(t)макс=2мА

Uвых(t)макс=360мА

Следовательно коэффициент усиления всей схемы равен

Проведем частотный анализ схемы:

Рис 1.16 ЛАЧХ синтезированного усилителя

Как видим заданная частота работы усилителя (10 кГц) находится в полосе пропускания.

На данной частоте коэффициент усиления соответствует 45.1 дБ. Рассчитаем его в относительных величинах, чтобы убедиться в правильности моделирования:

Следовательно расчет выполнен верно.

Рис 1.17. Выходной сигнал, разложенный в ряд Фурье по частотам при входном синусоидальном сигнале с частотой f=10КГц

Определим амплитуды высших гармоник и найдем коэффициент гармоник.

Формула коэффициент нелинейных искажений (гармоник):

Определим мощности, рассеиваемые на резисторах :

Определим КПД каскада:

2. Синтез преобразователя аналоговых сигналов на базе операционного усилителя

Исходные данные:

1. Тип преобразователя: ФВЧ, , ,

2. Параметры преобразователя:

входное сопротивление, не менее: 20 кОм

Сопротивление нагрузки, не более: 1 кОм

3. Параметры входного сигнала

амплитуда: -0,5…0,5В

По условию необходимо реализовать фильтр верхних частот (рис 2.1), причем максимальная частота, проходящего сигнала следовательно на выходе также потребуется фильтр нижних частот (рис.2.2). Заданные параметры не накладывают строгих требований к операционному усилителю, поэтому выберем усилитель LF412.

Рис.2.1. Фильтр верхних частот первого порядка

Рис.2.2. Фильтр нижних частот первого порядка