Моделирование разработанных схем проводится для проверки их работоспособности с использованием «компьютерного макета». Моделирование позволяет обойтись без трудоемкого этапа изготовления опытного образца схемы. Для моделирования применяется программа Electronics Workbench 5.0.
Разработанная схема УНЧ с ОЭ без ООС представлена на рис.3.
Рис.3.Моделируемая схема УНЧ
Параметры элементов схемы (рис.3) приведены ниже.
| R1 = 180 кОм | C1 = 3 мкФ |
| R2 = 25 кОм | C2 = 470 мкФ |
| R3 = 3 кОм | C3 = 2,7 нФ |
| R4 = 510 Ом | C4 = 1 мкФ |
| R5 = 1,65 кОм R6 = 1,8 кОм R7 = 91 Ом | |
| VT1 – ВС183ВР | Ек = 24 В |
Схема, моделирующая разработанный УНЧ, приведена на рис.4.
Рис.4.Моделирующая схема усилителя с выключенной ООС
На рис.4: вольтметр V1 измеряет постоянное напряжение на коллекторе;
вольтметр V2 измеряет переменное напряжение на нагрузке;
амперметр А1 измеряет переменную составляющую тока базы (действующее значение);
амперметр А2 измеряет постоянный ток коллектора;
амперметр А3 измеряет переменную составляющую тока коллектора (действующее значение).
Клавиша «Space» включает цепь обратной связи, клавиша «Z» - сопротивление нагрузки.
Результаты моделирования и расчётные данные сведены в табл.3.
Таблица 3.
В
| 
мА
| 
Ом
| 
мВ
| 
В
| 
| |
| Расчёт | 4,77 | |||||
| Модель | 12,2 | 3,95 | 5,02 |
Здесь принято расчётное значение 
.
При моделировании 
55 
39,4 
1396 Ом.
Анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:
- результат расчёта режима работы транзистора совпал с результатом моделирования;
- коэффициент усиления по напряжению у модели оказался несколько выше расчётного из-за того, что 
и больше расчётного.
На рис.5, 6 и 7 приведены временные диаграммы входного и выходного напряжений УНЧ на частотах 
150 Гц, 
и 
65 кГц.
Рис.5. Временная диаграмма работы УНЧ на частоте 150 Гц
Рис.6. Временная диаграмма работы УНЧ на частоте 5 кГц
Рис.7. Временная диаграмма работы УНЧ на частоте 65 кГц
Анализ этих диаграмм позволяет сделать следующие выводы:
- на нижней частоте сказывается влияние реактивного сопротивления разделительных ёмкостей, из-за чего фаза выходного напряжения меньше 
;
- на частоте 5 кГц усилитель работает практически идеально и инвертирует входной сигнал точно на ;
- на верхней частоте сказывается влияние реактивного сопротивления ёмкости 
, шунтирующей коллекторный резистор, из-за чего фаза выходного напряжения становится больше .
На рис.8, 9 и 10 приведены АЧХ и результаты измерения коэффициента усиления напряжения на средней, нижней и верхней частотах по уровню 0,707К0. Здесь К0 = 137, КН = КВ = 137 
0,707 = 97.
Рис.8. Измерение К0 на средней частоте 5 кГц
Рис.9. Измерение 
на уровне КН
Рис.10. Измерение 
на уровне КВ
Анализ АЧХ позволил определить реальный диапазон частот разработанного УНЧ 
= 86 
60000 Гц, который оказался несколько сдвинут в область низких значений относительно заданного из-за округления расчётных значений ёмкостей до номинальных значений.
Для измерения 
отключаем нагрузку и измеряем выходное напряжение на холостом ходу 
(см. рис.11).
Рис.11.Моделирующая схема усилителя без ООС на холостом ходу
Выходное сопротивление находим из следующей формулы:
, откуда 
Схема, моделирующая УНЧ с включённой ООС, приведена на рис.12.
Рис.12.Моделирующая схема усилителя с включенной ООС
Результаты моделирования и расчётные данные сведены в табл.4.
Таблица 4.
|
В
|
мА
|
кОм
|
мВ
|
мВ
|
| |
| Расчёт | ||||||
| Модель | 12,3 | 3,9 | 13,8 | 16,6 |
Приближённое значение входного сопротивления подсчитаем по формуле: 
Значение входного сопротивления при моделировании: 
На рис.13, 14 и 15 приведены АЧХ и результаты измерения коэффициента усиления напряжения на средней, нижней и верхней частотах по уровню 0,707К0. Здесь К0 = 16,7, КН = КВ = 16,7 0,707 = 11,8.
Рис.13. Измерение К0 на средней частоте 5 кГц
Рис.14. Измерение на уровне КН
Рис.15. Измерение на уровне КВ
Анализ АЧХ позволил определить реальный диапазон частот разработанного УНЧ с ООС = 17 460000 Гц.
Схема усилителя с включенной ООС на холостом ходу приведена на рис.16.
Рис.16.Моделирующая схема усилителя с ООС на холостом ходу
Выходное сопротивление находим из приведённой выше формулы:
Таким образом, введение в схему усилителя последовательной цепи отрицательной обратной связи по напряжению привело к уменьшению и , увеличению 
и расширению полосы частот усиливаемых сигналов.
Заключение
В данной курсовой работе проведён расчёт однокаскадного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе. Рассчитан режим работы транзистора на постоянном токе и свойства усилителя на переменном токе без обратной связи и с отрицательной обратной связью. Проверка параметров рассчитанного усилителя производилась путём его моделирования на ПЭВМ. Эта проверка подтвердила правильность расчётов и соответствие параметров разработанного усилителя техническому заданию.
Список используемой литературы
1. С.Б.Дёмин, Фролов Г.В., Л.И. Трифонова. Проектирование транзисторного усилителя для информационно-измерительных систем: Методические рекомендации к выполнению курсовой работы, издание – Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2007. – 36с.
2. Галкин В.И., Булычев А.Л., Прохоренко В.А.: Полупроводниковые приборы: Справочник, 2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Беларусь, 1987. – 285с.
3. Смагин Ю.А., Вдовина Л.М., Фролов Г.В. Электротехника и электроника: учебное пособие, ч.2. Электроника – Пенза: Изд-во Пенз. техн. ин-та, 2004, - 176с.
4. Незнайко А.П., Геликман Б.Ю. Конденсаторы и резисторы – М.: Энергия, 1974, - 112с.