Моделирование многокаскадного транзисторного усилителя

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени А.Н. ТУПОЛЕВА

Кафедра КиПМЭА





















КУРСОВАЯ РАБОТА

«МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОКАСКАДНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ»







Выполнил: 

Валеев Ильдар Исмагилович





	

	

	

	

	

	Казань 2010

	
Оглавление

	

	Задание

	Введение

	Основная часть

	Расчет первого каскада

	Расчет второго каскада

	Расчет третьего каскада

	Расчет устройства

	Вывод

	Приложения

	Список литературы

	

	
Задание

	

	Смоделировать трехкаскадный транзисторный усилитель по схеме с ОЭ в системе PSPICE-AD. Вид сигнала экспоненциальный, напряжение питания 9в, коэффициент усиления 1000000.

	

	
Введение

	

	Моделирование в среде PSPICE-AD позволяет производить анализ статического режима, анализ переходных процессов, анализ рабочих точек, Фурье-анализ, анализ чувствительности и допусковый анализ, производить расчет температурной стабильности, анализ рабочих точек активных схем; большой объем библиотек электрорадиоэлементов позволяет моделировать работу схем как на отечественной, так и на зарубежной элементной базе.

	

	
Основная часть

	

	В качестве транзистора для всех трех каскадов выберем 2N2218. Величину входного сигнала примем равной 2 мкВ. Система PSPICE AD позволяет провести температурный анализ схемы. Воспользовавшись этой возможностью, проанализируем работу схемы при трех различных температурах: 0, 25, 100 C.

	

	Расчет первого каскада

	

	Схема:

	

	

	

	Описание в PSPICE AD:

	*1 kaskad*

	r1 3 4 36600

	r2 4 0 11253

	r3 3 5 1800

	r4 6 7 1e-3

	r5 7 0 220

	c1 1 4 1e-3

	c2 7 0 1e-3

	c3 5 8 1e-3

	q1 5 4 6 q2n2218

	

	Расчет второго каскада

	

	Схема:

	

	

	Описание в PSPICE AD:

	*2 kaskad*

	r6 3 8 36600

	r7 8 0 11253

	r8 3 9 1800

	r9 10 11 1e-3

	r10 11 0 250

	c4 11 0 1e-3

	c5 9 12 1e-3

	q2 9 8 10 q2n2218

	

	Расчет третьего каскада

	

	Схема:

	

	

	Описание в PSPICE AD:

	*3 kaskad*

	r11 3 12 101900

	r12 12 0 30740

	r13 3 13 4000

	r14 14 15 1e-3

	r15 15 0 704

	rl 2 0 20000

	c6 15 0 1e-3

	c7 13 2 1e-3

	q3 13 12 14 q2n2218

	

	Расчет устройства

	

	Описание в PSPICE AD:

	***cxema Valeev Ildar 5309***

	**** CIRCUIT DESCRIPTION

	*****************************************************************************

	*1 kaskad*

	r1 3 4 36600

	r2 4 0 11253

	r3 3 5 1800

	r4 6 7 1e-3

	r5 7 0 220

	c1 1 4 1e-3

	c2 7 0 1e-3

	c3 5 8 1e-3

	q1 5 4 6 q2n2218

	*2 kaskad*

	r6 3 8 36600

	r7 8 0 11253

	r8 3 9 1800

	r9 10 11 1e-3

	r10 11 0 250

	c4 11 0 1e-3

	c5 9 12 1e-3

	q2 9 8 10 q2n2218

	

	*3 kaskad*

	

	r11 3 12 101900

	r12 12 0 30740

	r13 3 13 4000

	r14 14 15 1e-3

	r15 15 0 704

	rl 2 0 20000

	c6 15 0 1e-3

	c7 13 2 1e-3

	q3 13 12 14 q2n2218

	

	v1 3 0 9

	v2 1 0 exp(0 -2e-6 0 1e-8 1e-8)

	.tran 5e-6 1e-4

	.print tran v(1) v(2)

	.plot tran v(2)

	.probe v(1) v(2)

	.temp 0 25 100

	.model q2n2218 npn

	.lib c:/bipolar.lib

	.end

	

	

	Схема:

	

	

	Вывод

	

	Мной был смоделирован трехкаскадный усилитель по схеме с ОЭ. Был получен коэффициент усиления – 1350000. Все графики и таблицы приведены в приложениях.

	

	
**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** CIRCUIT DESCRIPTION

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	

	*1 kaskad*

	

	r1 3 4 36600

	r2 4 0 11253

	r3 3 5 1800

	r4 6 7 1e-3

	r5 7 0 220

	c1 1 4 1e-3

	c2 7 0 1e-3

	c3 5 8 1e-3

	q1 5 4 6 q2n2218

	

	*2 kaskad*

	

	r6 3 8 36600

	r7 8 0 11253

	r8 3 9 1800

	r9 10 11 1e-3

	r10 11 0 250

	c4 11 0 1e-3

	c5 9 12 1e-3

	q2 9 8 10 q2n2218

	

	*3 kaskad*

	

	r11 3 12 101900

	r12 12 0 30740

	r13 3 13 4000

	r14 14 15 1e-3

	r15 15 0 704

	rl 2 0 20000

	c6 15 0 1e-3

	c7 13 2 1e-3

	q3 13 12 14 q2n2218

	

	v1 3 0 9

	v2 1 0 exp(0 -2e-6 0 1e-8 1e-8)

	.tran 5e-6 1e-4

	.print tran v(1) v(2)

	.plot tran v(2)

	.probe v(1) v(2)

	.temp 0 25 100

	.model q2n2218 npn

	.lib c:/bipolar.lib

	.end

	


	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** BJT MODEL PARAMETERS

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	

	 q2n2218 

	 NPN 

	 IS 100.000000E-18 

	 BF 100 

	 NF 1 

	 BR 1 

	 NR 1 

	 CN 2.42 

	 D .87 

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES TEMPERATURE = 0.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	

	

	

	 **** BJT MODEL PARAMETERS

	 NAME BF ISE VJE CJE RE RB

	 BR ISC VJC CJC RC RBM

	 IS ISS VJS CJS GAMMA RCO

	 VO

	 q2n2218 1.000E+02 0.000E+00 7.965E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 1.000E+00 0.000E+00 7.965E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 1.084E-18 0.000E+00 7.965E-01 0.000E+00 1.000E-11 0.000E+00

	 1.000E+01

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 0.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

	

	

	( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 9.0000 ( 4) 1.7613 

	

	( 5) 1.5728 ( 6) .9169 ( 7) .9168 ( 8) 1.7925 

	

	( 9) 2.2260 ( 10) .9503 ( 11) .9502 ( 12) 1.7697 

	

	( 13) 3.6458 ( 14) .9518 ( 15) .9518 

	

	

	

	

	 VOLTAGE SOURCE CURRENTS

	 NAME CURRENT

	

	 v1 -9.694E-03

	 v2 0.000E+00

	

	 TOTAL POWER DISSIPATION 8.72E-02 WATTS

	

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 0.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 TIME V(1) V(2) 

	

	 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 5.000E-06 -7.454E-07 1.355E+00

	 1.000E-05 -2.762E-07 5.309E-01

	 1.500E-05 -1.009E-07 1.950E-01

	 2.000E-05 -3.737E-08 6.950E-02

	 2.500E-05 -1.365E-08 2.214E-02

	 3.000E-05 -5.058E-09 4.912E-03

	 3.500E-05 -1.848E-09 -1.528E-03

	 4.000E-05 -6.845E-10 -3.858E-03

	 4.500E-05 -2.501E-10 -4.726E-03

	 5.000E-05 -9.264E-11 -5.037E-03

	 5.500E-05 -3.384E-11 -5.150E-03

	 6.000E-05 -1.254E-11 -5.187E-03

	 6.500E-05 -4.580E-12 -5.198E-03

	 7.000E-05 -1.697E-12 -5.198E-03

	 7.500E-05 -6.198E-13 -5.195E-03

	 8.000E-05 -2.296E-13 -5.190E-03

	 8.500E-05 -8.388E-14 -5.185E-03

	 9.000E-05 -3.108E-14 -5.180E-03

	 9.500E-05 -1.135E-14 -5.175E-03

	 1.000E-04 -4.131E-15 -5.166E-03

	

	

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 0.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 TIME V(2) 

	(*)---------- -1.0000E+00 0.0000E+00 1.0000E+00 2.0000E+00 3.0000E+00

	 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

	 0.000E+00 0.000E+00 . * . . .

	 5.000E-06 1.355E+00 . . . * . .

	 1.000E-05 5.309E-01 . . * . . .

	 1.500E-05 1.950E-01 . . * . . .

	 2.000E-05 6.950E-02 . .* . . .

	 2.500E-05 2.214E-02 . * . . .

	 3.000E-05 4.912E-03 . * . . .

	 3.500E-05 -1.528E-03 . * . . .

	 4.000E-05 -3.858E-03 . * . . .

	 4.500E-05 -4.726E-03 . * . . .

	 5.000E-05 -5.037E-03 . * . . .

	 5.500E-05 -5.150E-03 . * . . .

	 6.000E-05 -5.187E-03 . * . . .

	 6.500E-05 -5.198E-03 . * . . .

	 7.000E-05 -5.198E-03 . * . . .

	 7.500E-05 -5.195E-03 . * . . .

	 8.000E-05 -5.190E-03 . * . . .

	 8.500E-05 -5.185E-03 . * . . .

	 9.000E-05 -5.180E-03 . * . . .

	 9.500E-05 -5.175E-03 . * . . .

	 1.000E-04 -5.166E-03 . * . . .

	 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 

	

	

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES TEMPERATURE = 25.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	

	

	

	 **** BJT MODEL PARAMETERS

	 NAME BF ISE VJE CJE RE RB

	 BR ISC VJC CJC RC RBM

	 IS ISS VJS CJS GAMMA RCO

	 VO

	 q2n2218 1.000E+02 0.000E+00 7.535E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 1.000E+00 0.000E+00 7.535E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 7.350E-17 0.000E+00 7.535E-01 0.000E+00 1.000E-11 0.000E+00

	 1.000E+01

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 25.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

	

	

	( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 9.0000 ( 4) 1.7528 

	

	( 5) 1.3950 ( 6) .9388 ( 7) .9388 ( 8) 1.7847 

	

	( 9) 2.0630 ( 10) .9731 ( 11) .9731 ( 12) 1.7615 

	

	( 13) 3.5072 ( 14) .9764 ( 15) .9764 

	

	

	

	

	 VOLTAGE SOURCE CURRENTS

	 NAME CURRENT

	

	 v1 -9.918E-03

	 v2 0.000E+00

	

	 TOTAL POWER DISSIPATION 8.93E-02 WATTS

	

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 25.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 TIME V(1) V(2) 

	

	 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 5.000E-06 -7.454E-07 7.645E-01

	 1.000E-05 -2.762E-07 -3.491E-02

	 1.500E-05 -1.009E-07 -3.541E-01

	 2.000E-05 -3.737E-08 -4.721E-01

	 2.500E-05 -1.365E-08 -5.162E-01

	 3.000E-05 -5.058E-09 -5.317E-01

	 3.500E-05 -1.848E-09 -5.371E-01

	 4.000E-05 -6.845E-10 -5.387E-01

	 4.500E-05 -2.501E-10 -5.388E-01

	 5.000E-05 -9.264E-11 -5.384E-01

	 5.500E-05 -3.384E-11 -5.378E-01

	 6.000E-05 -1.254E-11 -5.372E-01

	 6.500E-05 -4.580E-12 -5.365E-01

	 7.000E-05 -1.697E-12 -5.359E-01

	 7.500E-05 -6.198E-13 -5.352E-01

	 8.000E-05 -2.296E-13 -5.345E-01

	 8.500E-05 -8.388E-14 -5.338E-01

	 9.000E-05 -3.108E-14 -5.332E-01

	 9.500E-05 -1.135E-14 -5.325E-01

	 1.000E-04 -4.131E-15 -5.318E-01

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 25.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 TIME V(2) 

	(*)---------- -1.0000E+00 0.0000E+00 1.0000E+00 2.0000E+00 3.0000E+00

	 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

	 0.000E+00 0.000E+00 . * . . .

	 5.000E-06 7.645E-01 . . * . . .

	 1.000E-05 -3.491E-02 . * . . .

	 1.500E-05 -3.541E-01 . * . . . .

	 2.000E-05 -4.721E-01 . * . . . .

	 2.500E-05 -5.162E-01 . * . . . .

	 3.000E-05 -5.317E-01 . * . . . .

	 3.500E-05 -5.371E-01 . * . . . .

	 4.000E-05 -5.387E-01 . * . . . .

	 4.500E-05 -5.388E-01 . * . . . .

	 5.000E-05 -5.384E-01 . * . . . .

	 5.500E-05 -5.378E-01 . * . . . .

	 6.000E-05 -5.372E-01 . * . . . .

	 6.500E-05 -5.365E-01 . * . . . .

	 7.000E-05 -5.359E-01 . * . . . .

	 7.500E-05 -5.352E-01 . * . . . .

	 8.000E-05 -5.345E-01 . * . . . .

	 8.500E-05 -5.338E-01 . * . . . .

	 9.000E-05 -5.332E-01 . * . . . .

	 9.500E-05 -5.325E-01 . * . . . .

	 1.000E-04 -5.318E-01 . * . . . .

	 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES TEMPERATURE = 100.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	

	

	

	 **** BJT MODEL PARAMETERS

	 NAME BF ISE VJE CJE RE RB

	 BR ISC VJC CJC RC RBM

	 IS ISS VJS CJS GAMMA RCO

	 VO

	 q2n2218 1.000E+02 0.000E+00 6.191E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 1.000E+00 0.000E+00 6.191E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 8.509E-13 0.000E+00 6.191E-01 0.000E+00 1.000E-11 0.000E+00

	 1.000E+01

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 100.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

	

	

	( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 9.0000 ( 4) 1.6860 

	

	( 5) 1.1769 ( 6) .9672 ( 7) .9672 ( 8) 1.7607 

	

	( 9) 1.5609 ( 10) 1.0435 ( 11) 1.0435 ( 12) 1.7363 

	

	( 13) 3.0809 ( 14) 1.0522 ( 15) 1.0522 

	

	

	

	

	 VOLTAGE SOURCE CURRENTS

	 NAME CURRENT

	

	 v1 -1.043E-02

	 v2 0.000E+00

	

	 TOTAL POWER DISSIPATION 9.39E-02 WATTS

	

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 100.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 TIME V(1) V(2) 

	

	 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00

	 5.000E-06 -7.454E-07 5.114E-01

	 1.000E-05 -2.762E-07 2.652E-02

	 1.500E-05 -1.009E-07 -1.618E-01

	 2.000E-05 -3.737E-08 -2.309E-01

	 2.500E-05 -1.365E-08 -2.566E-01

	 3.000E-05 -5.058E-09 -2.658E-01

	 3.500E-05 -1.848E-09 -2.690E-01

	 4.000E-05 -6.845E-10 -2.700E-01

	 4.500E-05 -2.501E-10 -2.702E-01

	 5.000E-05 -9.264E-11 -2.700E-01

	 5.500E-05 -3.384E-11 -2.698E-01

	 6.000E-05 -1.254E-11 -2.695E-01

	 6.500E-05 -4.580E-12 -2.692E-01

	 7.000E-05 -1.697E-12 -2.689E-01

	 7.500E-05 -6.198E-13 -2.686E-01

	 8.000E-05 -2.296E-13 -2.683E-01

	 8.500E-05 -8.388E-14 -2.680E-01

	 9.000E-05 -3.108E-14 -2.677E-01

	 9.500E-05 -1.135E-14 -2.673E-01

	 1.000E-04 -4.131E-15 -2.670E-01

	

	

	

	**** 04/27/10 23:16:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

	

	 ***cxema Valeev Ildar 5309***

	

	

	 **** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 100.000 DEG C

	

	

	******************************************************************************

	

	

	

	 TIME V(2) 

	(*)---------- -1.0000E+00 0.0000E+00 1.0000E+00 2.0000E+00 3.0000E+00

	 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

	 0.000E+00 0.000E+00 . * . . .

	 5.000E-06 5.114E-01 . . * . . .

	 1.000E-05 2.652E-02 . * . . .

	 1.500E-05 -1.618E-01 . * . . . .

	 2.000E-05 -2.309E-01 . * . . . .

	 2.500E-05 -2.566E-01 . * . . . .

	 3.000E-05 -2.658E-01 . * . . . .

	 3.500E-05 -2.690E-01 . * . . . .

	 4.000E-05 -2.700E-01 . * . . . .

	 4.500E-05 -2.702E-01 . * . . . .

	 5.000E-05 -2.700E-01 . * . . . .

	 5.500E-05 -2.698E-01 . * . . . .

	 6.000E-05 -2.695E-01 . * . . . .

	 6.500E-05 -2.692E-01 . * . . . .

	 7.000E-05 -2.689E-01 . * . . . .

	 7.500E-05 -2.686E-01 . * . . . .

	 8.000E-05 -2.683E-01 . * . . . .

	 8.500E-05 -2.680E-01 . * . . . .

	 9.000E-05 -2.677E-01 . * . . . .

	 9.500E-05 -2.673E-01 . * . . . .

	 1.000E-04 -2.670E-01 . * . . . .

	 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 

	

	 JOB CONCLUDED

	

	 TOTAL JOB TIME .03

	

	
Список литературы

	

	Аксенов И.Б., Кузнецов Д.И., Русяев Н.Н., Тюхтит М.Ф. Моделирование объектов РЭС в системе PSPICE AD: Учебное пособие/ Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2006. 52 с.