QUCSでの低域増強回路について

質問

QUCSでの低域増強回路について

「定本　トランジスタ回路の設計」の回路を作成することにしました。（上画像）
電圧利得は２倍の回路で、FLAT時の回路を考えています。

参考書にはトランジスタの型が最後までないため、ソフト内での設定がわかりません。
（データシートも参照したのですが、よく分からず……）
設定が上手くいっていないせいか、シミュレーションしても電圧が増幅されません。

トランジスタの設定など教えて頂けないでしょうか？

ちなみ電界コンデンサはＱＵＣＳ内になかった為、コンデンサを使用しています。
入力電圧は１００ｍＶで周波数は１０００Ｈｚ、出力に入れた抵抗は１ｋΩを考えています。
どうぞ、よろしくお願い致します。

回答No.3

inara1 · ベストアンサー

新しいトランジスタの追加方法はここ（http://guutaranoheya.web.fc2.com/electronics/qucs_lib.html）に出ています。ここの「モデルを作成する」のところに「Spiceパラメータを部品のプロパティに設定します」と書かれていますが、これが非常に面倒です（普通の回路シミュレータではSPICEモデルがそのまま使えます）。

以下に 2SC2458 と 2SA1048 のSPICEモデルを貼っておきます。この中から必要なパラメータを抜き出して、Qucsに新規追加したトランジスタのプロパティー欄に１つずつ書き込んでいきます。

.model Q2SC2458 NPN( IS=1.2179E-15 BF=173.66 VAF=229.10 IKF=2.8674 XTB=1.5 ISE=18.813E-15 NE=1.5420 BR=5.5091 VAR=100 IKR=.19975 ISC=37.203E-15 NC=1.2959 NK=1.6697 RC=.57872 CJE=2E-12 CJC=4.8582E-12 MJC=.33333 TF=373.52E-12 VTF=8.6811 ITF=113.16 TR=10E-9)
.model Q2SA1048 PNP(Is=2.04f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=100 Bf=183 Ise=2.14f Ne=1.465 Ikf=1.5 Nk=1.319 Xtb=1.5 Var=100 Br=10.97 Isc=2.619f Nc=1.707 Ikr=26.37m Rc=.5 Cjc=9.716p Mjc=.3333 Vjc=.75 Fc=.5 Cje=5p Mje=.3333 Vje=.75 Tr=10n Tf=452.4p Itf=5 Xtf=0 Vtf=10)

上のSPICEモデルのパラメータの中には、Qucsのトランジスタのパラメータにないものや、逆にQucsのトランジスタのパラメータにあってSPICEモデルにないパラメータもあります前者の場合は何もしなくていいです。後者のパラメータはここ（http://jaco.ec.t.kanazawa-u.ac.jp/kitagawa/edu/vlsi/spidev/bjt.html）のページ最後のデフォルト値を入力します（∞は0を記入） 。Temp, Kf, Af, Ffe, Kb, Ab, Fb, Tnom, Area は Qucsにあるトランジスタ2N2222 のパラメータをそのまま使えばいいです。Temp は接合温度で、これを変えれば周囲温度を変えたときの特性をシミュレーションできます。

お礼

詳しく設定を載せて頂き、ありがとうございました！
これから早速、試してみたいと思います！！

回答No.2

inara1

「定本 トランジスタ回路の設計」の226ページですね。
コレクタ抵抗が大きい件はANo.1さんのご指摘の通りです。
また、負荷抵抗が小さいと低域の利得が下がってしまいます（出力コンデンサと負荷抵抗でハイパスフィルタになるため）。添付図は別のシミュレータ（ Circuit Maker ）による周波数特性ですが、負荷抵抗は 5kΩ 以上にしたほうがいいでしょう（それより大きくしてもあまり変わらない）。この回路は、BOOST時に低音を大きくしているのでなく、中域から高域の利得を下げているだけみたいですね。

Qucsは持ってますが、SPICEデータの書き方が独特です。新規に追加できますが結構面倒くさいです。ご質問の回路は、小信号用のトランジスタなら何を使ってもほとんど特性は変わりません。Qucsに標準でついている 2N2222（2SC2458の代わり）と 2N2907（2SA1048の代わり）でシミュレーションするのが手っ取り早いと思います。

SPICEデータはデータシートには出ていません。多くの日本製トランジスタのSPICEデータは、ここ（http://sanwa.okwave.jp/qa5597127.html）の回答No.3で紹介されているURLからダウロードできます。

Qucsでトランジスタを新規に追加する方法は次の回答に書きます（文字数制限にひっかかるので）。

お礼

わざわざシミュレートまでして頂き、感謝です！
また、分からないことがあれば聞くかもしれませんが、宜しくお願い致します。

回答No.1

KEN_2

QUCSは使ったことはないですが、簡単に説明書を読んでみました。
GUIのフリーな電子回路シミュレータですね。

>トランジスタの設定など教えて頂けないでしょうか？
結果を先に特定すると、TR2のコレクタ抵抗4.7ＫΩが誤っています。
1.7KΩにすると正常に動作するはずです。

途中までの電流や電圧の値は正常ですが、TR2のエミッタ電流3mAを流す設定に対して
コレクタ電圧4.7Vにはなりません。常に12Vになって動作停止（オン状態）になっています。

>ちなみ電界コンデンサはＱＵＣＳ内になかった為、コンデンサを使用しています。
電解コンデンサのメニューはないので、コンデンサでよいです。問題ありません。
>入力電圧は１００ｍＶで周波数は１０００Ｈｚ、出力に入れた抵抗は１ｋΩを考えています。
出力に入れた（負荷抵抗）に1KΩは低過ぎます。通常5KΩから10KΩが定番です。
（TR2のコレクタ抵抗が4.7ＫΩですから）

TR1/TR2は、2SC2458/2SA1048 でも小信号トランジスタですから問題ないです。

お礼

素早い回答をありがとうございました。
何とかレポートと実験の回路を乗り切れそうです！