Fork me on GitHub

NGSPICE.js - усилительный каскад с общим коллектором

Продолжаем осваивать NGSPICE.

При схеме включения биполярного транзистора с общим коллектором (ОК) каскад усиливает только ток тогда как коэффициент передачи по напряжению близок к единице (теоретически немного меньше). Поскольку напряжение на выходе повторяет напряжение на входе то схему включения с ОК часто называют эмиттерным повторителем. Основные отличия от каскада с ОЭ:

  • 100% отрицательная обратная связь по напряжению позволяет значительно уменьшить нелинейные искажения

  • большое входное и малое выходное сопротивление

  • коэффициент передачи по напряжению близок к единице

  • фазы входного и выходного сигнала совпадают

В следующих схемах для симуляции использовалась SPICE модель популярного n-p-n транзистора 2N2222:

~$ wget -nc http://www.centralsemi.com/docs/csm/2N2222.LIB

простейший каскад с ОК | netlist | ngspice.js

screenshot

ngspice 1 -> source simple.net
ngspice 2 -> set temp=0
ngspice 3 -> dc vin 0 11 0.1
ngspice 4 -> set temp=50
ngspice 5 -> dc vin 0 11 0.1
ngspice 6 -> alter r 1k
ngspice 7 -> dc vin 0 11 0.1
ngspice 8 -> plot dc1.v(out) dc2.v(out) dc3.v(out)
ngspice 9 -> alter vin 1
ngspice 10 -> op
ngspice 11 -> show q1
ngspice 12 -> alter vin 9
ngspice 13 -> op
ngspice 14 -> show q1

Команда op по двум точкам активного (линейного) режима работы транзистора фиксирует следующие значения - ie:-0.000373456 | ib:2.29529e-06 и ie:-0.00828277 | ib:3.71691e-05

Усиление по напряжению каскада c ОК ≈ 1 ≈ 0 дБ 1000*(0.00828277-0.000373456)/(9-1) ≈ 0.9887

Усиление по току ≈ 227 (0.00828277-0.000373456)/(3.71691*10^-05-2.29529*10^-06) ≈ 47 дБ 20*log(227)=20*l(227)/l(10) или исходя из первого закона Кирхгофа Ie/Ib = (Ic + Ib)/Ib = β + 1

Входное сопротивление ≈ 230 кОм (9-1)/(3.71691*10^-05-2.29529*10^-06) или упрощённо β*R = (227-1)*1000 ≈ 230 кОм

Выходное сопротивление очевидно ≈ R ≈ 1 кОм (42 Ом)

screenshot

По аналогии с ОЭ для того тобы усиливать переменный (синусоидальный) сигнал в схему обычно добавляют гальваническую развязку по входу и напряжение смещения.

Далее усилительный каскад с общей базой.

links

social