Versuch 08: Der Differenzverstärker

Der Differenzverstärker wird mit LTSPICE simuliert.

Evaluation Vorlesung Digitaltechnik

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8.1. Arbeitspunkt

Bauen Sie die obige Schaltung in LTSPICE auf.
Legen Sie 10V Betriebsspannung an (VDD).
Stellen Sie ein Sinussignal mit 10mV Amplitude, Offset 5V und 10kHz für den Eingang VA ein.
Legen Sie den Eingang VB auf Gleichspannung 5V.
In dem obigen Bild ist das textuell mit der SPICE Anweisung "VB VB 0 5" erfolgt.
Eine Spanungsquelle mit dem Namen VB wird zwischen die Knoten VB und 0 (Masse, GND, 0 V) mit einer Spannung von 5 V gelegt.
Stellen Sie alle Knoten der Schaltung graphisch dar (Transient Simulation).
Fügen Sie hier eine Bildschirmkopie der Simulation ein.

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Sind alle Transistoren im Sättigungsbereich?
Bei gedrückter < Strg > Taste mit der Maus Linksklick auf die Spannungsbezeichnung oberhalb der Kurven gibt den Gleichwert (Average) aus.
Am linken unteren Fensterrand werden die Werte an der Cursorposition gezeigt.

Transistor	M1	M2	M3	M4	M5	M6	M7
US [V]
UG [V]
UD [V]
Sättigung \|U_DS\| > \|U_GS\| - \|U_TH\| (ja/nein)

8.2. Frequenzgang

Für die Simulation des Frequenzgangs verwendet LTSPICE das Kleinsignalersatzschaltbild.
Der Arbeitspunkt wird durch den Gleichspannungsanteil der Quellen eingestellt.
Die Wechselspannungssinussignale werden durch eine AC Anweisung bei der Spannungsquelle erzeugt.
Setzen Sie bei der Spannungsquelle VA die AC Amplitude auf 1 V und die Phase auf 0, damit die AC Analyse funktioniert.
Simulieren Sie den Frequenzgang zwischen 1Hz und 10MHz (AC Simulation).
Das Maß wird als durchgezogene Linie mit der linken y-Achsenskala dargestellt.
Die Phase wird als gestrichelte Linie mit der rechten y-Achsenskala dargestellt.
Fügen Sie hier eine Bildschirmkopie der Simulation ein.

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Bestimmen Sie die Grenzfrequenz:
Wo knickt die Kurve ab und ist mit dem Maß 3 dB unterhalb der Gleichspannungsverstärkung?

Bestimmen Sie die Transitfrequenz:
Wann ist die Verstärkung 1 entsprechend dem Maß 0 dB?

Bestimmen Sie Gleichtaktverstärkung.
Beide Eingänge VA und VB werden mit der gleichen Wechselspannung verbunden.

Bestimmen Sie die Gegentaktverstärkung.
Zwischen den Eingangssignalen an VA und VB liegt 180° Phasenwinkel.
Die AC Amplituden der Signale müssen 0.5V sein, damit die Differenz 1V (0 dB) ist.
Bestimmen Sie die Gegentaktverstärkung.

8.3. Eingangs- und Ausgangssignalbereich

Bestimmen Sie den Eingangssignalbereich und den Ausgangssignalbereich.
Setzen Sie die Spannungsquelle VB wieder auf 5V DC.
Verändern Sie die Amplitude am Eingang VA und beobachten Sie ob der Ausgang noch ein sinusförmiges Signal zeigt.
Verändern Sie den Gleichanteil von VA und VB gleichzeitig und beobachten Sie, ob der Ausgang noch ein sinusförmiges Signal zeigt.

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