Pspice wzmacniacz różnicowy - dziwne zachowanie układu

[Luminofor]

Witam.
Robię projekt na studia (chodzi o symulację komputerową w PSpice 9.1) takiego układu w PSpice:




Zamiast tych specjalizowanych tranzystorów dałem 2N2222 bo takie są w PSpice a mam problemy z wgraniem modelu z pliku tekstowego do PSpice.

Co do LM385 to w PSpice tego nie ma i prowadzący kazał mi tam wstawić źródło napięciowe co uczyniłem.

Do rzeczy - schemat układu:


I wynik analizy czasowej (transient) na wyjściach różnicowych:


Niepokoi mnie to - czy nie powinno być sinusów (niegasnących) na wyjściach?
Co jest nie tak?

Dorzucam parametry źródła:


Aha, jeszcze jedna sprawa. Gdy daję sygnał nie-róznicowo, tzn tak:


To przebiegi na wyjściach wyglądają tak (zależnie od parametrów źródła: w pierwszym przypadku offset = 0V, VAMPL=1V, w drugim offset = 0.8V, VAMPL = 1V):


Napięcie wyjściowe różnicowe badam jako wartość bezwzględną z różnicy napięć na wyjściach (nie jestem pewny czy dobrze).

Pytanie zasadnicze: co jest skopane? Zarówno przy wejściu różnicowym jak i nie?
Ciężko mi to odczytać z przebiegów, a z analogówki nie jestem aż tak biegły, widzę tylko, że przy wejściu nie-różnicowym przebiegi nasycają się do 15V.

Bardzo proszę o pomoc.

[c4r0]

Bateria zamiast diody zenera zatyka tranzystor i stad moze byc problem. Wywal ten rezystor 470k i zamiast tego wstaw np. 10k szeregowo miedzy dodatni biegun baterii a baze tranzystora.

W pierwszym schemacie, co to jest za net "we"? Jesli to nie jest nigdzie podlaczone tylko wisi w powietrzu, to nic dziwnego, ze uklad nie dziala.

[Luminofor]

W pierwszym schemacie, co to jest za net "we"? Jesli to nie jest nigdzie podlaczone tylko wisi w powietrzu, to nic dziwnego, ze uklad nie dziala.

To jest bubble, czyli jakby etykieta, nie wisi w powietrzu tylko jakby to powiedzieć... jest połączone z drugim bubble o tej samej nazwie (we), to działa na zasadzie takiej samej jak podpiętej jest zasilanie. Znaczy źródło V8 jest między bazami obu tranzystorów.

Co do reszty - zrobiłem tak jak pisałeś i żadnych zmian...

[c4r0]

Cos masz zle, bo u mnie dziala ladnie. Wykresy to odpowiednio: napiecie na wejsciu B wzgledem masy, napiecie roznicowe na wejsciach, napiecie roznicowe na wyjsciach. Moze nasycasz ten wzmacniacz? Daj na wejscie mniejsze napiecie albo zmniejsz wartosci rezystorow w kolektorach i zwieksz wartosc pradu zrodla pradowego. Takie polaczenie jak masz na pierwszym schemacie (gdzie pytalem o net "we") nie jest dobre, bo tak wlasciwie to dalej lata w powietrzu. Musisz albo dac tam jakis offset za pomoca zrodla napiecia, albo przynajmniej dac jakis rezystor do masy o duzej wartosci.

[Jony130]

Po pierwsze, czemu kolega gruntownie nie zapoznał się z zasadą działania wzmacniacza różnicowego?

Po drugie, na pierwszym schemacie brak uziemiana, "we" wisi w powietrzu.

Po trzecie, co wynika z zasady działania LTP, wzmocnienie różnicowe wynosi
Kur = Rc/re = 105V/V i 52V/V dla wyjścia asymetrycznego.
A student uparcie podaje 1V na wejście i się potem dziwi że mu "głupoty pokazuje".

Po czwarte, jak już dajemy offset to na obydwie bazy, bo inaczej tranzystor Q1 będzie nasycony a Q2 zatkany. A to dlatego że już różnica napięć większa od 100mV między bazami nasyci jeden z tranzystorów a drugi zatka.

I po co stosuje kolega funkcje ABS skoro PSpice oferuje markery różnicy


Jak widać błąd jest tylko na pierwszym schemacie a drugi schemat jak i wyniki są jak najbardziej w porządku.

[Luminofor]

c4r0, w jakim programie to robiłeś? Bo na pewno nie w PSpice 9.1
Spróbowałem tak juz u Ciebie i działa.

Po pierwsze, czemu kolega gruntownie nie zapoznał się z zasadą działania wzmacniacza różnicowego?

Próbowałem, ale poległem. Nie wiem czemu, ale ten układ zawsze sprawiał mi trudności...

Po trzecie, co wynika z zasady działania LTP, wzmocnienie różnicowe wynosi

LTP ? Kojarzy mi się z predykcją długookresową w kodowaniu mowy (Long Term Prediction), ale to chyba nie to.

Kur = Rc/re = 105V/V i 52V/V dla wyjścia asymetrycznego.

Można wiedzieć skąd wziąłeś re ? Bo ja nawet w datasheecie 2N2222 tego nie widzę...
A przejrzałem kilka datasheetów. Co do wzmocnień to faktycznie - zgadza się, przetestowałem. Chciałbym tylko wiedzieć skąd wziąłeś re.

I po co stosuje kolega funkcje ABS skoro PSpice oferuje markery różnicy

Faktycznie, nie pomyślałem o tym.

Po czwarte, jak już dajemy offset to na obydwie bazy, bo inaczej tranzystor Q1 będzie nasycony a Q2 zatkany. A to dlatego że już różnica napięć większa od 100mV między bazami nasyci jeden z tranzystorów a drugi zatka.

Tego zbytnio nie rozumiem, możesz wytłumaczyć dokładniej?

[Jony130]

w jakim programie to robiłeś? Bo na pewno nie w PSpice 9.1
Spróbowałem tak juz u Ciebie i działa.

W darmowym i chyba obecnie jeden z lepszych LTspice .

Próbowałem, ale poległem. Nie wiem czemu, ale ten układ zawsze sprawiał mi trudności...

A to czytałeś
https://elportal.pl/pdf/k01/45_09.pdf
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php?p=51275#51275

LTP ? Kojarzy mi się z predykcją długookresową w kodowaniu mowy (Long Term Prediction), ale to chyba nie to.

LTP - Long-Tailed Pair - para z długim ogonem - czyli wzmacniacz różnicowy.

Można wiedzieć skąd wziąłeś re ? Bo ja nawet w datasheecie 2N2222 tego nie widzę...
A przejrzałem kilka datasheetów. Co do wzmocnień to faktycznie - zgadza się, przetestowałem. Chciałbym tylko wiedzieć skąd wziąłeś re.

Tak mogę zdradzić rąbka tajemnicy.
re = Vt/Ie = ( k•T )/( q • Ie)
gdzie
Vt - potencjał termodynamiczny elektronu (thermal voltage)
T - temperatura bezwzględna złącza w °K [stopniach Kelvina],
k - stała Stefana - Bolzmanna; k =1,3804•10^-23J/°K [dżulach na stopień Kelvina],
q - ładunek elektronu; q =1,6021•10^-19C [kulombów],
Łatwo policzyć, iż dla temperatury 25°C, czyli T =273,15°K + 25°K=298,15°K wartość re wyniesie wtedy ok:
re = 25.689mV/Ic
Ale w praktyce obliczamy re =26mV/Ic albo 25mV/Ic

I re to rezystancja widziana z emitera w stronę bazy, przy bazie podłączonej do masy.

I dla twojego układu prąd źródła prądowego na Q3 wynosi:
Ic3 = (1.22V - 0.6V) / 30K = 20.66µA
Prąd ten podzieli się na połowę pomiędzy tranzystory.
Ic1 = Ic2 = 10.33µA
I re = 26mV/10.33uA = 2.5KΩ

Jony130 napisał/a:
Po czwarte, jak już dajemy offset to na obydwie bazy, bo inaczej tranzystor Q1 będzie nasycony a Q2 zatkany. A to dlatego że już różnica napięć większa od 100mV między bazami nasyci jeden z tranzystorów a drugi zatka.

Tego zbytnio nie rozumiem, możesz wytłumaczyć dokładniej?

Wzmacniacz różnicowy jak sama nazwa wskazuje wzmacnia tylko różnicę napięcia między swoimi wejściami a prawie w ogóle nie wzmacnia napięcia wspólnego (podanego na obydwie bazy jednocześnie).
Zobacz sobie na ten przykład, gdzie na wejście wzmacniacza pojadamy wspólny sygnał równy 4V.
Różnicowe napięcie wyjściowe jest równe 0V.
Teraz podajmy 4.01V na bazę T1 i 4V na bazę T2 co daję 10mV różnicowego napięcia wejściowego.
Dla 10mV
Ie1/Ie2 =e ^ [ (Ube1 - Ube2)/Vt ] = e ^ ( 10mV/26mV) = 1.469
I dodatkowo wiemy Ie1+Ie2 = Iee = 4mA
Ie1 = 2.37mA ; Ie2 = 1.63mA
Sytuację tą pokazuje ten oto rysunek

I w miarę zwiększania napięcie różniczkowego coraz większa cześć prądu Iee=4mA zaczyna płynąc przez T1, a coraz mniszy prąd płynie przez T2.
I dla 100mV różnicy
Ie1 = 3.91mA ; Ie2 = 0.09mA = 90uA.
Zwiększenie sygnału różnicowego ponad te 100mV spowoduje że T1 przejmuje cały prąd Iee a T2 zostanie całkowicie zatkany.
Układ jest tak "czuły" bo ma duże wzmocnienie napięciowe.

Bardzo dobrze pokazuje to charakterystyka przejściowa, która pokazuje zmiany Ic1; Ic2 w zależność od różnicy napięcie między wejściami

[Luminofor]

Dzięki, już w miarę rozumiem ten układ i coś wychodzi, w wolnej chwili postudiuję te obliczenia i materiały źródłowe.