LR1_Micros_Nikiforov
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
Лабораторная работа № 1 По дисциплине «микросхемотехника»
ИСТОЧНИКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Вариант 13(3)
Студенты гр. 368-1
__________ В. Никифоров
Научный руководитель:
_______________ И.С. Мусоров
Томск 2020
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Параметры транзисторов:
|
100 |
|
||
U |
БЭ |
0.7В |
||
|
|
|
|
|
U |
КЭ _ нас |
0.2В |
||
|
|
|||
U |
К &Б |
|
0.7В |
|
|
|
|
||
1. Источник тока на одном транзисторе
1.1 Исходные данные
Задано:
I |
|
1.5 10 |
3 |
А |
Н |
|
|||
|
|
|
|
|
E |
15 В |
|
|
|
|
K |
|
|
|
Рисунок 1.1 – Схема источника тока
1.2 Расчет сопротивлений Напряжение базы:
U |
Б |
U |
R 2 |
|
|
E 15 5В 3 3
Напряжение эмиттера:
U |
Э |
U |
Б |
U |
БЭ |
5 0.7 4.3 В |
Сопротивление эмиттера:
IЭ IН |
1.5 10 3 А |
|
|
||||||
R |
UЭ |
|
|
4.3 |
|
2.867 103 Ом 2.9 кОм |
|||
|
|
|
|
||||||
Э |
IЭ |
|
1.5 10 3 |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
Ток делителя напряжений R1 R2: |
|||||||||
|
|
I |
Э |
|
|
1.5 10 3 |
|||
IR1R2 |
|
|
|
|
|
1.5 10 5 А 15 мкА |
|||
|
|
100 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
Общее сопротивление делителя:
R1 R2 |
E |
|
|
|
15 |
|
10 |
6 |
Ом |
1МОм |
|||||||||||
|
|
|
|
6 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
15 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
R1R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сопротивление резисторов делителя: |
|||||||||||||||||||||
U |
|
E |
|
|
R2 |
|
|
5 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Б |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
R1 R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
U |
Б |
|
|
R2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
К |
|
|
R1 R2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 666.6 10 |
3 |
Ом |
R2 333.3 10 |
3 |
Ом |
|
||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
Номинальное сопротивление: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
R |
|
|
EК UЭ U |
КЭ _ нас |
|
15 4.3 0.2 |
7 |
3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
10 Ом |
|||||
Н |
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
1.5 10 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.3 Моделирование зависимости
Рисунок 1.2 – Модель схемы
Таблица 1.1 – Данные моделирования
RН, Ом |
IR1R2, A |
IН, A |
|
|
|
0 |
17.85∙10-6 |
830.9∙10-6 |
1∙103 |
17.86∙10-6 |
827.9∙10-6 |
3∙103 |
17.89∙10-6 |
821.8∙10-6 |
5∙103 |
17.92∙10-6 |
815.7∙10-6 |
7∙103 |
17.94∙10-6 |
809.6∙10-6 |
8∙103 |
17.95∙10-6 |
806.6∙10-6 |
9∙103 |
17.97∙10-6 |
803.5∙10-6 |
10∙103 |
18.00∙10-6 |
800.5∙10-6 |
15∙103 |
18.00∙10-6 |
785.1∙10-6 |
20∙103 |
18.60∙10-6 |
648.3∙10-6 |
35∙103 |
19.80∙10-6 |
392.6∙10-6 |
50∙103 |
20.2∙10-6 |
281.5∙10-6 |
IН, A
8.35E-04
8.30E-04 
8.25E-04
8.20E-04
8.15E-04
8.10E-04
8.05E-04
8.00E-04
0 |
2000 |
4000 |
6000 |
8000 |
10000 |
RН, Ом |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1.3 – Нагрузочная прямая
IН, A
9.00E-04
8.10E-04 8.00E-04 
7.00E-04
6.00E-04
5.00E-04
4.00E-04
3.00E-04
2.00E-04
1.00E-04
0.00E+00
0 |
10000 |
20000 |
30000 |
40000 |
50000 |
60000 |
RН, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1.4 – Нагрузочная характеристика при RН >> RН max
1.4 Краткий анализ
При изменении сопротивления нагрузки от 0 до 9 кОм, ток линейно убывает в пределах 0.03 мА. При сопротивлении много большем чем максимальное рассчитанное прямая срывается вниз (Рис. 1.4) и изменяется уже по обратному экспоненциальному закону. Это происходит потому, что транзистор ограничивает ток согласно своему коэффициенту передачи
I |
Э |
|
I |
Б |
|
, поэтому пока |
|
EK |
IН |
IЭ IБ , ток через номинальное |
|
RН |
RЭ |
||||
|
|
|
сопротивление будет ограничен транзистором, но когда сопротивление
нагрузки начинает ограничивать ток больший чем транзистор |
|
E |
K |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
R |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
Э |
|
то зависимость тока через нагрузку будет гиперболической |
|
E |
K |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
R |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
Э |
|
Если выражать это математически, то получится: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
I |
|
(R ) |
|
|
* |
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
* |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Н |
I |
Б |
|
|
|
K |
Б |
|
|
|
K |
|
Б |
|
K |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Н |
|
|
R |
R |
|
|
|
R |
|
|
R |
R |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Н |
|
Э |
|
|
|
|
|
Н |
|
Э |
|
|
|
Н |
|
Э |
|
|
|
|
|||
где θ – это единичная функция Хевисайда.
I |
Н |
|
I |
Н |
|
.
I |
Э |
|
,
2. Интегральный источник тока (токовое зеркало)
2.1 Исходные данные
Задано:
I |
|
|
10 |
3 |
А |
|
|
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
I |
|
|
3 10 |
3 |
A |
||
Н |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
E |
K |
12 В |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.1 – Токовое зеркало
2.2 Расчет сопротивлений Сопротивление входящей цепи:
R |
E |
K |
U |
БЭ |
|
12 0.7 |
11.3 10 |
3 |
Ом |
||
|
|
I |
|
|
10 |
3 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление выходящей цепи:
R |
|
EК U |
КЭ _ нас |
|
12 0.2 |
3.9 10 |
3 |
||
|
|
|
|
3 |
Ом |
||||
Н |
|
I |
|
|
|
3 10 |
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2.3 Моделирование зависимости
Рисунок 2.2 – Модель схемы
Таблица 2.1 – Данные моделирования
RН, Ом |
I0, A |
IН, A |
|
|
|
0 |
1.002∙10-3 |
1.108∙10-3 |
1∙103 |
1.002∙10-3 |
1.095∙10-3 |
2∙103 |
1.002∙10-3 |
1.083∙10-3 |
3∙103 |
1.002∙10-3 |
1.070∙10-3 |
3.9∙103 |
1.002∙10-3 |
1.060∙10-3 |
IН, A
1.11E-03 
1.09E-03
1.07E-03
1.05E-03
1.03E-03
1.01E-03
9.90E-04
9.70E-04
9.50E-04
0 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
RН, Ом |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.3 – Нагрузочная прямая
2.4 Краткий анализ
При изменении сопротивления нагрузки от 0 до 3.9 кОм, ток линейно изменяется в пределах всего 0.06 мА в меньшую сторону.
3. Интегральный источник тока (токовое зеркало Уилсона)
3.1 Исходные данные
Задано:
I |
|
|
10 |
3 |
А |
|
|
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
I |
|
|
3 10 |
3 |
A |
||
Н |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
E |
K |
12 В |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.1 – Токовое зеркало Уилсона
3.2 Расчет сопротивлений
R1 |
E |
К |
2U |
К &Б |
|
12 2 0.7 |
10.6 10 |
3 |
Ом |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
10 |
3 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
E |
К |
U |
КЭ _ нас |
U |
К &Б |
3.7 10 |
3 |
Ом |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Н |
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3 Моделирование зависимости
Рисунок 3.2 – Модель схемы
Таблица 3.1 – Данные моделирования
RН, Ом |
I0, A |
IН, A |
|
|
|
0 |
1.005∙10-3 |
1.000∙10-3 |
1∙103 |
1.005∙10-3 |
1.000∙10-3 |
2∙103 |
1.005∙10-3 |
0.999∙10-3 |
3∙103 |
1.005∙10-3 |
0.999∙10-3 |
3.7∙103 |
1.005∙10-3 |
0.999∙10-3 |
IН, A
1.11E-03
1.09E-03
1.07E-03
1.05E-03
1.03E-03
1.01E-03
9.90E-04
9.70E-04
9.50E-04
0 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
RН, Ом |
|
|
|
|
|
Рисунок 3.3 – Нагрузочная прямая
3.4 Краткий анализ
При изменении сопротивления нагрузки от 0 до 3.7 кОм, ток линейно изменяется в пределах < 0.01 мА, что намного меньше чем в схеме 2 простого токового зеркала.