|
|
|
|
 Robert Heinemanns PSPICE-Seiten |
|
Beispiel dd2:
Bestimmung des Ausgangswiderstandes von Verstärkerstufen |
Zur Bestimmung des Ausgangswiderstandes (besser: der Ausgangsimpedanz, denn es handelt sich dabei
in der Regel um einen komplexen Widerstand mit Betrag und Phase) werden im Labor zwei Methoden
angewandt:
1. Es werden Strom und Spannung für zwei verschiedene Lastwiderstände gemessen.
Der Ausgangswiderstand berechnet sich dann aus D u / D i.
2. Es wird eine Sinusspannung Utest am Ausgang angelegt, während der Eingang für den
Wechselstrom kurzgeschlossen ist. Der Ausgangswiderstand berechnet sich dann aus
dem Quotienten der Spannung am Ausgang out der Verstärkerstufe und dem in den Ausgang
eingespeisten Strom.
Die zweite Methode lässt sich mit PSpice besonders leicht und mit besonders großem Nutzen anwenden
und soll im Folgenden gezeigt werden:
Die verwendete Testschaltung (Bild 1) ist aus der Emitterschaltung entstanden,
die als Beispiel Gr1 Bestandteil der vorliegenden Beispielsammlung ist. Die Signalquelle Usignal der Emitterschaltung
wurde durch einen Kurzschluss ersetzt. Am Ausgang wird mit Hilfe von Utest ein Testsignal eingespeist.
Da der Ausgangswiderstand von der Lage des Arbeitspunktes abhängig ist, muss RL weiterhin in der
Schaltung bleiben. Für die Berechnung des Ausgangswiderstandes wird nur der Teil von Utest
berücksichtigt, der an der Ausgangsklemme out ankommt. Die Ausgangsimpedanz berechnet sich dann aus
den Amplituden der Spannung am Ausgang out der Schaltung und dem Strom an der gleichen Stelle.
Bild 1: Testschaltung zur Ermittlung des Ausgangswiderstandes einer Emitterschaltung
Bild 2 zeigt als Ergebnis einer Transientenanalyse oben die Testspannung Utest (grün), sowie
den Teil der Testspannung, der am Ausgang out der Emitterschaltung ankommt (rot). Der untere
Teil von Bild 2 zeigt den Strom der von Utest in den Ausgang eingespeist wird.
Bild 2: Testspannung Utest, sowie Spannung und Strom an der Klemme out der Testschaltung (Ausgangsklemme der
zugrundeliegenden Emitterschaltung)
Eine Vermessung mit dem Probe-Cursor ergibt als Ausgangsimpedanz 2,62 kΩ.
Eleganter erledigt PSpice die Arbeit durch einen AC-Sweep. Dabei wird die
Ausgangsimpedanz nicht nur für eine Frequenz, sondern für den gesamten interessierenden Frequenzbereich
ermittelt (Bild 3):
Bild 3: Emitterschaltung: Ausgangsimpedanz, ermittelt durch einen AC-Sweep
Die Vermessung von Bild 3 mit dem Probe-Cursor ergibt als Ausgangswiderstand 2,65 kΩ. Das ist ein
unbedeutender Unterschied zu dem oben ermittelten Wert, aber es stellt sich doch die Frage,
welche der beiden Methoden die genauere ist. Da die Strom-Spannungskennlinie am Ausgang der
Schaltung nicht völlig linear ist, wird die Ermittlung des Ausgangs- widerstandes über die
Transientenanalyse umso genauer, je kleiner die Amplitude des Testsignals ist. Die AC-Analyse hat
diese Problem nicht, denn zur Berechnung der Ströme und Spannungen wird die Kennlinie im Arbeitspunkt
linearisiert, d.h. durch die Tangente im Arbeitspunkt ersetzt. Bei linearer Kennlinie ist es aber
völllig egal, wie groß die Amplitude des Testsignals ist. Fazit: Die Bestimmung des Ausgangswiderstandes
mit dem AC-Sweep, ist einfacher, liefert Ergebnisse für das gesamte interessierende Frequenzintervall
und ist dabei auch noch genauer.
Download der Simulationsdateien zur Bestimmung der Ausgangsimpedanz mit PSpice:
Falls Sie die Schaltung simulieren möchten, sich aber vor der Zeichenarbeit
scheuen, oder falls Sie mit dem Simulationssetup nicht
zurecht kommen, können Sie hier die Schaltung von Bild 1
mit fertigem Simulationssetup im SCHEMATICS- oder im CAPTURE-Format herunteladen.
Zur Simulation benötigen Sie die Euromodifikationen zu PSpice,
die Bestandteil meines Buches sind.
Damit Sie nach der Simulation automatisch die vorgefertigten Probe-Diagramme erhalten,
müssen Sie vor dem Start der Simulation in SCHEMATICS die Option
ANALYSIS/PROBE SETUP/RESTORE LAST PROBE SESSION wählen, bzw in CAPTURE im Fenster
SIMULATION SETTINGS die Option PROBE WINDOW/SHOW/LAST PLOT.
|
Für CAPTURE ab V10:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei ausgangswid_cap. exe
herunter und starten Sie dann die Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen.
Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren der entpackten Dateien den Ordner
PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie anschließend aus CAPTURE
heraus ausgangswid.opj:
Laden Sie hier ausgangswid_cap.exe (39 kB)
|
|
Für SCHEMATICS:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei ausgangswid_sch. exe herunter und starten Sie dann die
Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen. Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren
der entpackten Dateien den Ordner PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie anschließend aus SCHEMATICS
heraus ausgangswid.sch:
Laden Sie hier ausgangswid_sch.exe (28 kB)
|
Zurück nach: oben
|
|
|
PSpice-Home
dies und das