Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Projekt wzmacniacza WE - symulacja PSpice

igorro 07 Wrz 2007 23:10 4399 20
  • #1 07 Wrz 2007 23:10
    igorro
    Poziom 10  

    Tranzystor BD175 (n-p-n) układ WE

    Dane do zadania

    R1=330 kΩ
    R2=107 kΩ
    Ro=110 kΩ
    Re=3,3 kΩ

    β =174
    ku= 70 V/V
    fd =180 Hz
    Ucc = 15V

    Schemat na poniższym rysunku (tylko niektóre elementy mają inne wartości - j.w.)
    Projekt wzmacniacza WE - symulacja PSpice

    Obliczyłem:
    Rc = 2,3 kΩ oraz C2= 7nF (nie wiem czy ta pojemność jest ok)

    Jeśli można prosić o sprawdzenie poprawności obliczeń oraz zasymulowanie działanie tego wzmacniacza w programie PSpice a w szczególności charakterystykę częstotliwościową wzmacniacza.

    Na ćwiczeniach zmierzyliśmy tylko charakterystyki statyczne tranzystora. Próbowałem tworzyć w Spice ale z marnym skutkiem bo nawet nie znalazłem biblioteki takiego elementu jest tylko tranzystor npn (trzeba by było podać dokładne wartości dotyczące BD175 pytanie: jakie??).

    Za wszelkie odpowiedzi z góry dzięki

    0 20
  • #2 08 Wrz 2007 02:02
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    BD175 to tranzystor średniej mocy zwykle nie używany w takich układach (choć czego się nie robi dla uczniów ;) )


    Ty jesteś pewny, że ten tranzystor ma β=174 ?

    BD175 wg karty katalogowej:

    http://www.electronica-pt.com/datasheets/bd/BD175.pdf strona 2 (wykres 1)

    ma wzmocnienie tego rzędu dla prądów Ic=20 mA

    a w tym podanym układzie to prąd jest poniżej 1 mA a dla takich wartości to β jest pewnie mniejsza od 100 (karta katalogowa pomija ten zakres milczeniem)

    Czy wartości elementów to są zmierzone z układu rzeczywistego czy ktoś je tak z głowy podał ?

    0
  • #3 08 Wrz 2007 15:18
    igorro
    Poziom 10  

    Witam

    1. Wartości elementów R1, R2, Ro, RE są takie jak podane. Tzn. powinny być takie jak na rysunku ale w szufladzie nie było innych :)

    Cel ćwiczenia:
    https://obrazki.elektroda.pl/87_1189256490.jpg

    2. Co do β to dokładnie nie pamiętam w jaki sposób została wyznaczona, w każdym bądź razie prowadzący przyjął takie założenia i powiedział że "może być".

    Faktycznie z obliczeń Ic wyszło mi 0.78 mA czyli tak jak pisałeś ok 1mA

    Więc może gdzieś się pomyliłem (chociaż przejrzałem obliczenia jeszcze raz), bo przecież β była wykorzystywana obliczeniach, więc powinna mieć odzwierciedlenie w wynikach.

    Jeśli możesz przelicz to jeszcze raz.

    Chociaż problem bardziej dotyczył stworzenia symulacji.

    0
  • #5 09 Wrz 2007 22:18
    igorro
    Poziom 10  

    Jony dzięki za zainteresowanie i RESPECT za wiedze :)

    Co do samych obliczeń to przejże jeszcze raz i dokładnie przeanalizuje - mam nadzieje ze liczyłeś dla tych wartości które podałem a nie tych na rysunku.

    Jeśli chodzi o PSpice to wersja 9.1 student, Orcad Family Release 9.2 full, wersja 8 też gdzieś mi wpadła w ręce. Biblioteki z działu download elektrody.

    Znajomość programu niewielka :cry: chociaż z każdym dniem większa

    0
  • #6 09 Wrz 2007 22:38
    jony
    Specjalista elektronik

    Liczyłem dla wartości jak na schemacie.
    Ale dużej różnicy nie będzie, Ku na pewno będzie w przedziale 58V/V do 70V/V. Zresztą ja i tak zaokrąglam wyniki do wartości z szeregu E24, czyli do takich jakie można kupić.
    A co do pspice to wykorzystaj model BD130 i po prosty zmień jego wzmocnienie
    Zakładka Edit--->Model----> Edit Instance Model(Text)
    I tam parametr Bf to wzmocnienie prądowe. I ja dla uzyskania β=174
    BF zmieniłem na 210. (i pspice obliczył ku=69.4V/V; Fd=162Hz)
    A wykres charakterystyki częstotliwościowej uzyskasz przeprowadzając analizę AC sweep (nawet mogą być te same parametry, chodź lepiej dać od 10Hz do 100KHz)
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=4193291#4193291
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=3131093#3131093

    0
  • #7 10 Wrz 2007 01:32
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Dziwne jest to zastosowanie tu tego BD175, CZY JESTEŚ ABSOLUTNIE PEWNY, że to ten tranzystor ma być w tym układzie ? Z punktu widzienia inżynierskiego to jest jakiś bezsens, bo w tym punkcie pracy nie uzyskasz takiego wzmocnienia stałoprądowego i inny będzie punkt pracy układu, a co za tym idzie i inne parametry całego wzmacniacza !!!!

    Czy to jest układ tylko na papierze czy też będzie uruchamiany w rzeczywistosci ????

    0
  • #8 10 Wrz 2007 14:29
    igorro
    Poziom 10  

    Jeśli chodzi o obliczenie Rc to zostało ono policzone z wzoru podanego przez prowadzącego (ale widze, że ty inaczej to liczysz), oto ten wzór (podobno słuszny dla tego układu):

    40 * Ic * ( Ro || Rc ) = ku

    i stąd wyznaczyłem Rc dla Ic=0.78mA i Ro=110k przy założeniu że oczekiwane ku powinno wynieść 70V/V a w rezultacie fd=180 (odczytane z tabelki którą umieściłem wcześniej jako cel ćwiczenia).

    Jeśli chodzi o samą symulacje to, żeby uprościć sprawe wrzuć (jeśli możesz) skreen schematu (*.sch) i symulowanej charakterystyki, bo potrzebuje tylko skreeny do sprawozdania. Nie znalazłem takiego elementu w bibiotekach programu, a na dodatek nie mogłem w żaden sposób załadować nowych bibliotek, bo niby je dodawałem ale i tak ich nie widział. Jaka biblioteka zawiera ten tranzystor.

    A Ty jakiej wersji PSpice`a używasz ??

    Wszelkie obliczenia i dane mają charakter CZYSTO TEORETYCZNY pomijając ich sens zastosowania w rzeczywistości :)

    0
  • Pomocny post
    #9 10 Wrz 2007 15:04
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    igorro napisał:
    Jeśli chodzi o obliczenie Rc to zostało ono policzone z wzoru podanego przez prowadzącego (ale widze, że ty inaczej to liczysz), oto ten wzór (podobno słuszny dla tego układu):

    40 * Ic * ( Ro || Rc ) = ku


    Ten wzór wynika z przyjęcia innej wartości napięcia termicznego Ut (dla innej temperatury otoczenia)


    $$ku=gm*(Ro||Rc)=\frac{Ic}{Ut}*(Ro||Rc)$$

    gdzie:

    gm - transkonduktancja tranzystora w układzie WE

    napięcie

    $$Ut=\frac{k*T}{q}$$ gdzie

    T - temperatura bezwzględna w Kelwinach (czyli Tkelwin=Tcelsius+273.15)

    k - stała Boltzmanna = 1.38065*10^23 J/K

    q - ładunek elektronu = 1.602176*10^-19

    Czyli napięcie termiczne można wyznaczyć z temperatury w Celsiuszach:

    Ut=86.173 µV *(Tcelsius+273.15)

    Zwykle przyjmuje się T=300 °K (≈27°C) więc Ut wychodzi 25.8 mV≈0.026V. Często dla uproszczenia obliczeń przyjmuje się Ut=0.025V a 1/Ut=40 i stąd te 40 (dla temp. 290 °K -> ≈17 °C) we wzorze (a powinno być 38.76).
    Przy okazji widać, że ze wzrotem temperatury gm maleje czyli maleje też wzmocnienie układu.


    Wielki Elektroniku, ty widzisz i nie grzmisz, jakiej to teorii odległej od praktyki uczą w szkołach ;))

    0
  • #10 10 Wrz 2007 15:17
    jony
    Specjalista elektronik

    igorro napisał:
    Jeśli chodzi o obliczenie Rc to zostało ono policzone z wzoru podanego przez prowadzącego (ale widze, że ty inaczej to liczysz), oto ten wzór (podobno słuszny dla tego układu):

    40 * Ic * ( Ro || Rc ) = ku

    i stąd wyznaczyłem Rc dla Ic=0.78mA i Ro=110k przy założeniu że oczekiwane ku powinno wynieść 70V/V a w rezultacie fd=180 (odczytane z tabelki którą umieściłem wcześniej jako cel ćwiczenia).

    Wzór jest dobry tylko inaczej zapisany niż te co ja używam.
    Te 40 to odwrotność mojego 26mV a dokładnie 25mA.
    Ku=Rc/re=Rc/(25mV/Ic)=Rc*40*Ic

    Tylko ze jest jeden problem, wzór ten dotyczy wzmocnienia samego wzmacniacza (ku) bez rezystora Rg.
    A w zadaniu masz jak byk napisane ze musisz obliczyć Rc tak by wzmocnienie skuteczne (Kuef0) wynosiło 70V/V. Czyli w obliczeniach na wzmocnienie musisz uwzględnić Rg.

    I tak dla Rc=2.3K wzmocnienie skuteczne wyniesie nie 70V/V a tylko
    24V/V. A to dlatego ze nie uwzględniłeś Rg.
    Przeczytaj dokładnie to
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=3721410#3721410
    Mam wersję 9.1 jaki studencką 8.0
    Projekt wzmacniacza WE - symulacja PSpice
    Projekt wzmacniacza WE - symulacja PSpice

    0
  • #11 10 Wrz 2007 16:29
    igorro
    Poziom 10  

    Otwieram pliki z załącznika i pojawia się błąd: Pin not found: pin e on symbol BC549C podobnie dotyczy bazy i kolektora. Dodałem plik Schematic5.lib - Analisys>Library and Include Files ale to chyba nie to bo nie widzi tego elementu. Jak go załadować do projektu ??

    Chyba przez te kilka dni dowiedziałem się więcej na temat tranzystorów niż przez cały semestr :) Niestety, jak powiedział tata do Jasia: "Teoretycznie różni się od praktycznie" ;)


    Jony napisałeś wcześniej: pspice obliczył ku=69.4V/V; Fd=162Hz - jak to odczytać czy jest jakiś marker do odczytywania coś jak "Trace" w Mathcadzie??

    0
  • #12 10 Wrz 2007 17:01
    jony
    Specjalista elektronik

    To wstaw sobie jakiś inny tranzystor i dobierz jego wzmocnienie prądowe
    Zakładka Edit--->Model----> Edit Instance Model(Text)
    I tam parametr Bf to wzmocnienie prądowe.

    Po uruchomieniu wykresu dajesz Tools i cursor- Display (Ctrl+Shift+C) i możesz już dokładnie odczytywać wykres.

    0
  • #13 10 Wrz 2007 17:24
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Ten tranzystor 2N4923 jest podawany przez katalog Towers jako amerykański odpowiednik BD175


    **************************************
    * Model Generated by MODPEX *
    *Copyright(c) Symmetry Design Systems*
    * All Rights Reserved *
    * UNPUBLISHED LICENSED SOFTWARE *
    * Contains Proprietary Information *
    * Which is The Property of *
    * SYMMETRY OR ITS LICENSORS *
    * Modeling services provided by *
    * Interface Technologies www.i-t.com *
    **************************************
    .MODEL Q2n4923 npn
    +IS=4.17439e-12 BF=177 NF=1.01607 VAF=31.616
    +IKF=0.224431 ISE=8.2776e-09 NE=2.54056 BR=12.0174
    +NR=1.03892 VAR=40.2977 IKR=2.07162 ISC=1.45589e-12
    +NC=1.04368 RB=57.3173 IRB=0.00111027 RBM=0.1
    +RE=0.000101834 RC=0.233307 XTB=0.70994 XTI=3.76865
    +EG=1.05 CJE=5.16878e-08 VJE=0.618039 MJE=0.425797
    +TF=9.86989e-09 XTF=1.35723 VTF=0.995785 ITF=0.999971
    +CJC=1.95067e-10 VJC=0.400281 MJC=0.417714 XCJC=0.803125
    +FC=0.556633 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5
    +TR=1e-07 PTF=0 KF=0 AF=1
    * Model generated on Feb 21, 2004
    * Model format: PSpice


    Tyle, że dla podanych wartości RB i RE, nie udało mi się wycisnąć więcej niż ok. 60 V/V wzmocnienia :(

    0
  • #14 10 Wrz 2007 17:31
    jony
    Specjalista elektronik

    O i tranzystor ten jest w Orcad 9.2.
    I dla wartości jak na schemacie Beta=32 czyli znacznie poniżej założonych 175

    0
  • #15 10 Wrz 2007 18:50
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Jeszcze znalazłem BD179 (u Fairchilda jest na tej samej karcie co BD175/BD177/BD175) ale on ma jeszcze mniejszą BF

    **************************************
    * Model Generated by MODPEX *
    *Copyright(c) Symmetry Design Systems*
    * All Rights Reserved *
    * UNPUBLISHED LICENSED SOFTWARE *
    * Contains Proprietary Information *
    * Which is The Property of *
    * SYMMETRY OR ITS LICENSORS *
    * Modeling services provided by *
    * Interface Technologies www.i-t.com *
    **************************************
    .MODEL Qbd179 npn
    +IS=2.17735e-10 BF=87.3643 NF=1.21238 VAF=10
    +IKF=5.92007 ISE=8.67187e-12 NE=3.34988 BR=3.54279
    +NR=1.26704 VAR=1.60537 IKR=8.04318 ISC=2.88133e-13
    +NC=3.98064 RB=15.3279 IRB=0.1 RBM=0.1
    +RE=0.000912821 RC=0.254026 XTB=0.1 XTI=1
    +EG=1.05012 CJE=5.51549e-08 VJE=0.591953 MJE=0.457535
    +TF=1e-08 XTF=1.35722 VTF=0.995733 ITF=0.999983
    +CJC=4.44061e-10 VJC=0.400133 MJC=0.410398 XCJC=0.803125
    +FC=0.585759 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5
    +TR=1e-07 PTF=0 KF=0 AF=1
    * Model generated on Feb 14, 2004
    * Model format: PSpice


    karta katalogowa podaje, że βε(40,250) dla BD175 ale dla punktu pracy Uce=2V i Ic=150 mA

    0
  • #16 10 Wrz 2007 20:02
    igorro
    Poziom 10  

    Skąd wy te wszystkie rzeczy bierzecie ;)

    Faktycznie jest tranzystor ten jest w Orcad 9.2

    A teraz głupia sprawa :/ gdzie tu jest jest jak w poprzednich wersjach przycisk i ustawienia symulacji ??

    W załączniku projekt w Capture>Schematics

    0
  • #17 10 Wrz 2007 20:09
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Ja np. jako stary Potterowiec, używam standardowego zaklęcia przywołującego: Accio BD17x ! (wymawia się je: Google BD179) i zawsze jakiś przyleci ;) np. ze strony producenta ON Semiconductor (dawniej Motorola),

    http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=BD179

    bo Fairchild się opier...nicza w temacie modeli elementów :D

    0
  • #19 11 Wrz 2007 11:36
    igorro
    Poziom 10  

    Klikałem klikałem i wyklikałem :) z takimi danymi jak podawał 'jony' i 2N4923. Poniżej układ i charakterystyka:

    https://obrazki.elektroda.pl/23_1189502770.jpg


    https://obrazki.elektroda.pl/99_1189502898.jpg

    A jeszcze jeśli chodzi o częstotliwości graniczne. To jeśli dobrze pamiętam to robiło się wykres logarytmiczno-liniowy i odczytywało się spadek o 3 i wtedy określało częstotliwość.

    https://obrazki.elektroda.pl/94_1189503130.jpg


    Czyli w tym wypadku 24.8 - 3 = 21.8 i dla tego wzmocnienia częstotliwość.

    A i jeszcze cały projekt w Orcad 9.2

    0
  • Pomocny post
    #20 11 Wrz 2007 18:02
    jony
    Specjalista elektronik

    Jak widać odpowiednik BD175 jak i sam BD nie wzmocni sygnał 70-razy z tymi wartościami co na schemacie.
    Główny powód to, to ze Hfe jest znacznie mniejsze niż 174.
    Aha i źle wyznaczyłeś częstotliwość graniczną dla tego układu wynosi ok. 162Hz.
    Bo Fd nie zależy od wzmocnienie tranzystora.
    Fd w tym uładzi zależy głównie od Rc Ro i C2
    Fd=0.16/C2*(Rc+Ro)=0.16/8.2nF*(7.5K+100K)=0.16/8.2nF*117.5K=166Hz

    0
  • #21 11 Wrz 2007 20:27
    igorro
    Poziom 10  

    Wielkie dzięki :)

    Sprawozdanie gotowe - temat uważam za zamknięty ;)

    Pozdrawiam igorro

    0