200101_jeimpt_lr_2012

	I			U Б U БЭ 0	,	(7.19)
		Б		RЭКВ

где UБ – напряжение на базе транзистора. Если RЭ R2 , то:

U

Е

R2

,

R

R1 R2

.

(7.20)

R

Б

К

R

ЭКВ

R R

1

2

1

2

Ток эмиттера определяется по падению напряжения на сопротивлении RЭ в цепи эмиттера и вычисляется как разность потенциалов UБ

и UБЭО:

I			U Б U БЭ 0	.	(7.21)
	Э
			RЭ
Значение напряжения коллектор-эмиттер UKЭ вычисляется по за-
кону Кирхгофа:
U КЭ ЕК I К RК IЭ RЭ .					(7.22)

Коэффициент нестабильности тока коллектора (S) из-за влияния тепловых токов в схеме при условии, что UЭ > UБЭО, определяется как:

S

dI К

1 DC

1

RБ

,

(7.23)

dI

КБО

1

DC

R

R

R

Б

R

Э

Э

Э

где RБ R1 R2

R1 R2 .

Как следует из этого выражения, при данном способе задания тока базы коэффициент нестабильности определяется элементами схемы и практически не зависит от характеристик транзистора, что улучшает стабильность рабочей точки.

91

Задание тока базы с помощью делителя напряжения в каскаде с общим эмиттером на PNP-транзисторе представлено на рис. 7.3. Для данной схемы справедливы выражения, приведенные ранее для аналогичной схемы с NPN-транзистором при условии изменения полярности напряжений и направлений токов на противоположные.

Рис	-транзисторе
с	напряжения

Рисунок 7.4 – Схема каскада на NPN-транзисторе с фиксацией тока базы дополнительным источником напряжения

Задание тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера, в каскаде с общим эмиттером на NPN-транзисторе приведено на рис. 7.4.

Ток коллектора в режиме насыщения равен:

IКН EК ЕЭ RК RЭ .

(7.24)

Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой:

I К ЕК ЕЭ IЭ RЭ RК .	(7.25)
92

Напряжение на базе транзистора UБ определяется из следующего выражения:

U Б IЭ RЭ EЭ U БЭО .

(7.26)

Это же напряжение равно падению напряжения на резисторе RБ:

U Б I Б RБ .

(7.27)

Ток эмиттера вычисляется по падению напряжения на сопротивлении RЭ:

I			U Э ЕЭ		U Б U БЭО ЕЭ	.	(7.28)
	Э
			RЭ		RЭ

Обратите внимание, что UБ имеет отрицательное значение.

Ток коллектора связан с током эмиттера следующим выражением:

I К IЭ I Б IЭ .

(7.29)

Значение напряжения коллектор-эмиттер вычисляется из закона Кирхгоффа для напряжений:

UКЭ ЕК ЕЭ I К RК IЭ RЭ .

(7.30)

Коэффициент нестабильности тока коллектора (S) определяется как:

S

dI К

1 DC

.

(7.31)

dI

КБО

1

DC

R

R

R

Б

Э

Э

Рассматриваемая схема характеризуется таким же коэффициентом нестабильности, как и предыдущая.

93

Задания тока базы с помощью резистора в цепи база-коллектор,

в каскаде с общим эмиттером, представлено на рис. 7.5.

Рисунок 7.5 – Схема каскада на NPN-транзисторе с фиксацией тока базы резистором в цепи база-коллектор

Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением:

IК ЕК UКЭ RК .

(7.32)

Рабочая точка определяется точкой пересечения нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. Ток базы определяется из выражения:

I Б U КЭ U БЭО RБ .

(7.33)

Как видно из выражения, ток базы зависит от напряжения коллек- тор-эмиттер, что делает схему менее чувствительной к разбросу значений статического коэффициента передачи устанавливаемых в нее транзисторов.

Ток коллектора в схеме определяется по формуле:

	I	К	ЕК U БЭ		.	(7.34)
			RК RБ	DC
	Значение напряжения коллектор-эмиттер вычисляется по закону
	Кирхгофа для напряжений:
	U КЭ ЕК I К RК .					(7.35)
			94

Статический коэффициент передачи тока DC определяется отношением тока коллектора к току базы:

DC I К I Б .

(7.36)

Коэффициент нестабильности тока коллектора (S) из-за влияния тепловых токов в схеме с резистором в цепи база-коллектор определяется как:

S	dI К		1 DC			RБ	.	(7.37)
			1 DC RК
	dI КБО			RБ		RК

Как следует из последнего выражения, коэффициент нестабильности этой схемы несколько выше, чем у схем с сопротивлением RЭ

вцепи эмиттера.

7.2Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1. Исследование параметров рабочей точки при задании тока базы с помощью одного резистора

а) Измерение токов и напряжений в схеме

Создать схему, изображенную на рис. 7.6.

Рисунок 7.6 – Схема для исследования транзисторного каскада с фиксацией тока базы резистором

Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора, напряжения коллектор-эмиттер и напряжения базаэмиттер в раздел «Содержание отчета».

б) Расчет токов и напряжений схемы

Для схемы (рис. 7.6) по формулам из раздела «Краткие сведения из

95

теории» вычислить базовый ток и напряжение коллектор-эмиттер. Ток коллектора вычислить, используя значение тока базы, полученное в пункте а), и значение DC, рассчитанное в разделе «Эксперименте 1» лабораторной работы № 6. Результаты записать в раздел «Содержание отчета». Сравните их с экспериментальными данными.

в) Построение нагрузочной прямой и определение положения рабочей точки транзистора

В разделе «Содержание отчета» построить нагрузочную прямую по постоянному току на выходной характеристике транзистора 2N3904, полученной в разделе «Эксперимент 3» лабораторной работы № 6. Используя значения токов и напряжений, полученные в пункте а), определить рабочую точку (Q) на нагрузочной линии и отметить её положение на графике.

г) Измерение токов и напряжений в схеме при замене транзистора

Двойным щелчком на изображении транзистора открыть диалоговое окно выбора модели транзистора. Строка с наименованием транзистора 2N3904 будет подсвечена. Чтобы редактировать параметры модели транзистора, нажмите Edit. Измените коэффициент передачи по току ( F) до значения 100, потом нажмите кнопку OK. Нажмите кнопку OK еще раз, чтобы вернуться к схеме. Изменение коэффициента позволяет убедиться, что замена транзисторов приводит к изменению тока коллектора. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер в раздел «Содержание отчета».

д) Определение положения рабочей точки при замене транзистора

По новым значениям напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора определить новую рабочую точку на нагрузочной прямой, построенной при выполнении пункта в). Отметить ее положение на графике в разделе «Содержание отчета».

е) Редактирование коэффициента передачи по току транзистора

Восстановите прежнее значение коэффициента передачи по постоянному току ( F) транзистора 2N3904. Для этого двойным щелчком на изображении транзистора откройте диалоговое окно выбора модели транзистора. Строка с наименованием транзистора 2N3904 будет подсвечена. Чтобы редактировать параметры модели транзистора, нажмите кнопку Edit. Измените коэффициент передачи по току ( F) до значения 204, потом нажмите кнопку OK. Нажмите кнопку OK еще раз, чтобы вернуться к схеме.

ж) Расчет сопротивления резистора в базовой цепи транзистора

96

и измерение токов и напряжений транзистора в режиме насыщения

Расчитать сопротивление резистора RБ, необходимое для перевода транзистора в режим насыщения. Подставить в схему значение сопротивления RБ, несколько меньше подсчитанного. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер в раздел «Содержание отчета».

з) Измерение токов и напряжений транзистора в режиме насыщения при значительном уменьшении сопротивления в базовой цепи

Уменьшить значение сопротивления резистора RБ на более значительную величину и снова активизировать схему. Если транзистор находится в режиме насыщения, то изменение тока коллектора очень мало даже при очень большом изменении тока базы. Записать результаты в раздел «Содержание отчета».

Эксперимент 2. Исследование параметров рабочей точки при задании тока базы с помощью делителя напряжения (NPNтранзистор)

а) Измерение токов и напряжений в схеме

Создать схему, изображенную на рис. 7.7. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора, тока эмиттера, напряжения коллектор-эмиттер и напряжения на базе в раздел «Содержание отчета». Вычислить коэффициент передачи

Рисунок 7.7 – Схема для исследования каскада на NPN-транзисторе с фиксацией тока базы делителем напряжения

97

DC . Результат записать в раздел «Содержание отчета».

б) Расчет токов и напряжений схемы

Для схемы, изображенной на рис. 7.7, по формулам из раздела «Краткие сведения из теории» вычислить значение напряжения в точке UБ. Вычислить ток эмиттера и рассчитать по полученному значению ток коллектора (UБЭО 0.7В). Вычислить напряжения коллектор-эмит- тер по полученным ранее значениям тока коллектора и эмиттера. Ре-

зультаты записать	в раздел «Содержание	отчета». Сравните их
с экспериментальными данными.
в) Построение	нагрузочной прямой и	определение положения

рабочей точки транзистора

В разделе «Содержание отчета» построить нагрузочную прямую по постоянному току на выходной характеристике транзистора 2N3904, полученной в разделе «Эксперимент 3» лабораторной работы № 6. Используя значения токов и напряжений, полученные в пункте а), определить рабочую точку (Q) на нагрузочной линии и отметить её положение на графике.

г) Измерение токов и напряжений в схеме при замене транзистора

Двойным щелчком на изображении транзистора открыть диалоговое окно выбора модели транзистора. Строка с наименованием транзистора 2N3904 будет подсвечена. Чтобы редактировать параметры модели транзистора, нажмите кнопку Edit. Измените, коэффициент передачи по току ( F) до значения 100, потом нажмите кнопку OK. Нажмите кнопку OK еще раз, чтобы вернуться к схеме. Изменение коэффициента позволяет убедиться, что замена транзисторов приводит к изменению тока коллектора. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора и напряжения коллекторэмиттер в раздел «Содержание отчета».

д) Определение положения рабочей точки при замене транзистора

По новым значениям напряжения база-эмиттер и тока коллектора определить положение рабочей точки на нагрузочной прямой, построенной в пункте в). Отметить её положение на графике в разделе «Содержание отчета».

е) Редактирование коэффициента передачи по току транзистора

98

Восстановите прежнее значение коэффициента передачи по постоянному току ( F) транзистора 2N3904. Для этого двойным щелчком на изображении транзистора откройте диалоговое окно выбора модели транзистора. Строка с наименованием транзистора 2N3904 будет подсвечена. Чтобы редактировать параметры модели транзистора, нажмите кнопку Edit. Измените, коэффициент передачи по току ( F) до значения 204, потом нажмите кнопку OK. Нажмите кнопку OK еще раз, чтобы вернуться к схеме.

ж) Измерение токов и напряжений транзистора в режиме насыщения

Провести изменения параметров цепи базы, необходимые для перевода транзистора в режим насыщения. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора, напряжения на базе и напряжения коллектор-эмиттер в раздел «Содержание отчета».

Эксперимент 3. Исследование параметров рабочей точки при задании тока базы с помощью делителя напряжения (PNPтранзистор)

а) Измерение токов и напряжений в схеме

Создать схему, изображенную на рис. 7.8. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора, тока эмиттера, напряжения коллектор-эмиттер и напряжения на базе в раздел «Содержание отчета». Вычислить коэффициент передачи DC Результат записать в раздел «Содержание отчета».

99

б) Расчет токов и напряжений схемы

Для схемы см. рис. 7.8 по формулам из раздела «Краткие сведения из теории» вычислить значение напряжения в точке UБ. Вычислить ток эмиттера и по полученному значению рассчитать ток коллектора (UБЭО0.7В). Вычислить напряжения коллектор-эмиттер по полученным ранее значениям тока коллектора и эмиттера. Результаты записать в раздел «Содержание отчета». Сравните их с экспериментальными данными.

в) Измерение токов и напряжений в схеме при замене транзистора

Двойным щелчком на изображении транзистора открыть диалоговое окно выбора модели транзистора. Строка с наименованием транзистора 2N3906 будет подсвечена. Чтобы редактировать параметры модели транзистора, нажмите кнопку Edit. Измените, коэффициент передачи по току ( F) до значения 100, потом нажмите кнопку OK. Нажмите кнопку OK еще раз, чтобы вернуться к схеме. Изменение коэффициента позволяет убедиться, что замена тран-

Рисунок 7.8 – Схема для исследования каскада на PNP-транзисторе с фиксацией тока базы делителем напряжения

зисторов приводит к изменению тока коллектора. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер в раздел «Содержание отчета».

г) Редактирование коэффициента передачи транзистора по току

100