Fork me on GitHub

NGSPICE.js - согласование источника с нагрузкой

Продолжаем осваивать NGSPICE.

Согласование источника и нагрузки - это выбор соотношения сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника с целью достижения заданных свойств полученной системы. Наиболее часто используются следующие типы согласования:

  • Согласование по мощности - оптимальное (с минимальными потерями) согласование по мощности источника сигнала и нагрузки. При условии Ri = Rn коэффициент передачи по напряжению Ku равен Un/Vi(max) = I*Rn/(I*Ri+I*Rn) = Rn/(Ri+Rn) = 0.5, коэффициент передачи тока Ki равен In/Ii(max) = (Vi/(Ri+Rn))/(Vi/Ri) = Ri/(Ri+Rn), коэффициент передачи по мощности Kp равен Kp = Pn/Pi(max) = Ku*Ki = Ri*Rн/(Ri + Rn)^2 = 0.25

  • Согласование по напряжению - получение максимального коэффициента передачи напряжения в нагрузку. Это имеет место при выполнении условия Rn >> Ri (или Rn -> ∞). При этом Ku стремится к единице

  • Согласование по току заключается в получении максимального коэффициента передачи тока Ki в нагрузку. При выполнении условия Ri >> Rn (или Rn -> 0) Ki стремится к единице

схема источника и нагрузки | netlist | ngspice.js

screenshot

ngspice 1 -> source io.net
ngspice 2 -> alter ri 3k
ngspice 3 -> dc rn 1 10k 10
ngspice 4 -> plot v(n)^2/"res-sweep"

На картинке максимальная рассеиваемая мощность на нагрузке Pn = Un*In = Un^2/Rn наблюдается при Rn = Ri, пример расчёта: Pmax = Un*In = Vi^2*Rn/(Rn+Ri)^2 = Vi^2/(4*Rn) = 42^2/(4*3000) = 0.147:

screenshot

ngspice 1 -> source io.net
ngspice 2 -> alter ri 5
ngspice 3 -> dc rn 0 25 50m
ngspice 4 -> plot 5*"res-sweep"/(5 + "res-sweep")^2 "res-sweep"/("res-sweep" + 5) 5/("res-sweep" + 5)

Коэффициент передачи по мощности Kp на максимуме равен 0.25 при Rn = Ri и Ku = Ki = 0.5:

screenshot

Далее усилительный каскад с общим эмиттером.

links

social