Transcript 2.1 エミッタ共通増幅回路

実際の回路のシミュレーション
をやってみよう
２．ＰＳｐｉｃｅを使った
実際の回路
エミッタ共通増幅回路
１石～４石トランジスタ回路
２．１ エミッタ共通増幅回路
• 電源に万能型ＶＳＲＣを用いる。
これまでＡＣ解析のときＶＡＣ，過渡解析のときＶＳＩＮを使っていたが，
ＶＳＲＣを使うとこれを切り替える必要がない。
• パスコンは使わない。
動作を安定させるために，通常，電源とグラウンド間にコンデンサ（パスコ
ン，デカップリング・コンデンサ）を挿入するが，シミュレータの電源はパスコ
ンがなくても理想的な動作をするので不要。
• 回路の接続点に名前を付ける。
ノードの名前をネット・エイリアスと呼ぶ。これを使うと，シミュレーション時
に，ノードが名前で表示されるので便利。
VSRC/SOURCE
ネット・エイリアス
QC1815/TORAGI
１．ネット・エイリアスを付ける
④ 入力の終わりは，右ボタンクリックで
End Mode を選択
② 名前を入力し，「ＯＫ」ボタンを
クリックして，配置する
① 「Place」
「Net Alias」
を選択
③ 別の名前を入力するには，右ボタンを
クリックして「Ｅｄｉｔ Properties」を
選択して，名前を変更する
２．ＤＣ解析
ＶＳＲＣのシンボル
• ＤＣ
• ＡＣ
• ＴＲＡＮ
： ＤＣ解析のときに有効
： ＡＣ解析のとき有効
： 過渡解析のとき有効
設定する値
DC
AC
TRAN
Vin
0V
10V
正弦波
Vcc
15V
0V
指定しない
正弦波の定義は過渡解析説明
② 名前を入力し，
「Create」ボタンをクリック
解析条件の設定
③ 各ＤＣ用パラメータ設定
① 「PSpice」
「New Simulation
Profile」を選択
④ 「ＯＫ」ボタンを
クリック
電圧マーカ設定
③ 右ボタンクリックから
End Modeを選択
① 「PSpice」「Markers」
「Valtage Level」を選択
② マーカを設定し
トランジスタのコレクタ損失を表示
（演算機能の使用）
変数名を
手入力するかわりに
この一覧から選ぶと
入力ミスが少なくなる
(V(COLLRCTOR)-V(EMITTER))*IC(Q1) と入力
開始周波数 ： 10k
終了周波数 ： 100Meg
Point数／Decade ： 50
AC Sweep/Noise
３．ＡＣ解析
解析条件と信号源を設定
解析結果
周波数を対数的に変化
マーカを設定
ｄＢ Magnitude of
Voltageマーカ
電圧ゲイン観測
AC = 1V
３ dB
実際に回路を組んで
実験すると，
ゲイン
： １３．３ｄＢ
遮断周波数 : 約3.4MHz
遮断周波数
約 5.5MHz
実験のときこんなこともありうる…
結果が合わない！！
• 実際に回路を組んで実験すると，
ゲイン
： １３．３ｄＢ
（１３．７９５ｄＢ）
遮断周波数 : 約３．４ＭＨｚ （ ５．５ＭＨｚ ）
• 遮断周波数が違いすぎる理由
– ネットワークアナライザに接続する低容量プローブの影響
– コレクタ抵抗と低容量プローブの容量がローパスフィルタを形成
し，高域を減衰させている。
実験の状態とあわせる
回路図を実験状況にあわせる
３ dB
遮断周波数
約 ３．２MHz
４．過渡解析
まず，Ｖｉｎの正弦波を設定
TRAN = sin ( 0V 1V 1kHz 0s 0 0 )
正弦波
周波数
直流オフセット
位相
ダンピング・ファクタ
遅延時間
ピーク値 Vpeak
Vpeak
2×Vpeak
過渡解析の設定
出力の負側がクリップ
信号源の振幅を小さくする
この値を0.5V にする（振幅 1V)
解析時間幅を10 m秒に変更
きれいな正弦波に見えるが？
V(INPUT)を削除して，
ＦＦＴをクリック
Ｘ軸とＹ軸を調整して
信号周波数
高調波ひずみ成分
パルス波の指定
TRAN = pulse(-0.1V 0.1V 0s 0.1u 0.1us 4.9us 10us)
周期
パルス波
遅延時間
初期値
パルス値
立下がり
時間
立上がり
時間
パルス幅
（立上がり
時間を除く）
パルス波を増幅してみよう
５．パラメトリック解析
• ＰＡＲＡＭ／ＳＰＥＣＩＡＬを配置して，シンボルをダブルクリック
• 「Ｎｅｗ Ｃｏｌｕｍｎ」ボタンをクリックして，Ｉｅ 変数を追加し，代表値
1mAをキーイン。
• 1mAのところを選択状態にして「Ｄｉｓｐｌａｙ」ボタンをクリック
Ｉｅを変数として
式で値を指定する。
式は｛｝で囲むこと
これも正弦波に戻す
解析条件を指定
遮断周波数
３．２ＭＨｚ
(Ie = １０ ｍＡ）
遮断周波数
３．２ＭＨｚ
（ Ｉｅ ＝ 1 mA)
分かること
Ｉｅ を大きくすると周波数特性は改善されるが，
Ｉｅ が大きくなった範囲では，改善の度合いが少なくなる。
したがって，Ｉｅ は 数 ｍＡ 程度が適当である。
５．モンテカルロ解析
誤差を設定
入力は正弦波とする
解析条件を設定
電圧マーカを置く
クリップする可能性がある
繰返し回数を１０００回に変更すると
Ｒ１，Ｒ２，Ｒｅ，Ｒｃに
金属皮膜抵抗器を使うことを想定して
誤差設定を１％に変更
改善の度合いを比較してみよう