Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пособие Design lab 8.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
26.01.2024
Размер:
1.39 Mб
Скачать
Рис. 3.31. Схема для снятия ВАХ

80

3.4. Расчет усилительного каскада ОЭ по постоянному току

1.Для биполярного транзистора КТ315В, описываемого моделью KT315V, “снять” входные и выходные характеристики:

Iб(Uбэ) для Uкэ=5В;

Iк(Uкэ) для Iб=25мкА, 50мкА, 75мкА, …, 300мкА.

2.В рабочей точке определить малосигналь-

ные параметры транзистора: h11э, h21э и крутизну S.

3.Для схемы усилительного каскада ОЭ (рис. 3.30), выполненного на транзисторе КТ315В, и указанных параметров схемы графически определить режим работы транзистора.

4.Рассчитать режим схемы по постоянному току

5.Определить основные параметры каскада:

коэффициент усиления Ku, входное сопро- Рис. 3.30. Схема каскада ОЭ тивление Rвх и выходное сопротивление

Rвых.

В операционной системе «Windows» под управлением программы «Schematics» собирается схема для “снятия” ВАХ биполярного транзистора (рис. 3.31). При создании схемы из библиотеки символьных компонентов выбираются посто-

янные источники IDC и VDC для задания управляющего тока в цепи базы транзистора и напряжения на коллекторе. Выбираем транзистор npn-типа – QbreakN, так как в библиотеке компонентов транзистор КТ315В отсутствует. После сохранения схемы под оригинальным именем в папке Projects, помечаем транзистор, щелкнув его один раз, и входим в интерфейс-

ный диалог Edit - Model - Change Model Reference... и заменяем имя модели транзистора QbreakN на KT315V (все буквы латинские !!!).

Примечание: 1. Это можно сделать, если модель есть в библиотеке пользователя, и библиотека подключена к системе (см. п. 1.2.1). В противном случае с помощью любого текстового редактора предварительно создается файл модели транзистора, который потом и подключается к данной схеме.

 

81

.model KT315V

NPN (Is=61.01f Xti=3 Eg=1.11

Vaf=57.37 Bf=204

Ne=1.305 Ise=72.68f Ikf=97.79m Xtb=1.5

+

+

Br=.2181 Nc=2 Isc=0 Ikr=0 Rc=2.14

+

Cjc=6.072p Mjc=.3333 Vjc=.75 Fc=.5

+

Cje=5.928p Mje=.3333 Vje=.75 Tr=1.567u

+

Tf=414p Itf=.2 Vtf=5 Xtf=8 Rb=10)

*$

 

2. Не создавая файл модели транзистора можно просто изменить или добавить параметры исходной модели по команде Edit - Model - Edit instance model (text)...

Снимаем входную характеристику биполярного транзистора Uбэ(Iб). С этой целью задаем режим расчета напряжения Uбэ при изменении тока Iб и фиксированном значении напряжения Uкэ=5В. Для этого устанавливаем напряжение 5В для источника V1 и подключаем только маркер напряжения к базе транзистора VT для задания вывода Uбэ. Устанавливаем режим расчета статических характеристик DC Sweepи параметры анализа: тип источника

– Current Source, Name – I1; Sweep Type – Linear; Start Value – 0A; End Value –

500uA; Increment – 1uA. После выхода из диалога DC Sweep…, отключаем режим расчета схемы по постоянному току Bias Point Detail и запускаем систему на расчет, и получаем входную характеристику Uбэ(Iб). Для красоты изменяем масштаб по оси Y, и характеристика приобретает вид, показанный на рис. 3.32.

По входной характеристике графоаналитическим способом определяем базовый ток транзистора в схеме усилительного каскада ОЭ (рис. 3.32). Для этого, оставаясь в диалоге с программой графического отображения результатов расчета Probe, сделаем следующее:

нанесем

на график линию нагрузки Uбэ(Iб) = Eб IбRб IэRэ , записав в

окне

Trace

Expression

 

следующее

 

 

выражение:

E

 

IB(VT ) R (IB(VT ) + (VT )) R

 

, где E

 

= Е

 

R2

 

, R

=

R1R2

 

и

 

 

 

п R + R

 

R + R

 

 

б

 

б

 

э

 

б

 

2

б

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

Rэ

= Rэ1 + Rэ2 – числа, определяемые из параметров схемы (см. рис. 3.30).

Конкретно уравнение линии нагрузки отображено на рис. 3.32.

 

 

 

 

По координатам точки пересечения линии нагрузки и входной

характери-

стики транзистора Uбэ(Iб) для Uкэ=5В

(т. А) с помощью курсора определя-

ем базовый ток Iб и напряжение база-эмиттер Uбэ.

На характеристике выбираем вторую точку (т. В) и определяем входное

сопротивление транзистора для малого сигнала h11Э = Uбэ . Результаты

Iб

расчета отображены на рис. 3.32.

82

Рис. 3.32. Входная характеристика транзистора

Для расчета семейства выходных характеристик биполярного транзистора Iк(Uкэ) необходимо задать режим расчета тока Iк при изменении напряжения Uкэ и фиксированных значениях тока базы Iб. Для этого:

Устанавливаем маркер тока на коллектор транзистора VT для задания вывода тока Iк. Маркер вывода напряжения удаляем.

Устанавливаем режим расчета выходной характеристики DC Sweepи

параметры анализа: тип источника – Voltage Source, Name = V1; Sweep Type – Linear; StartValue = 0v; EndValue = 15v; Increment = 0.05v.

В диалоговом окне Nested Sweepзадаем режим изменения тока базы для источника I1: тип источника – Current Source, Name = I1; Sweep Type – Linear; StartValue = 25uA; EndValue = 300uA; Increment = 25uA.

Не забыть разрешить Nested Sweep.

Запускаем систему на расчет и получаем семейство выходных характеристик (рис. 3.33).

По выходной характеристике графоаналитическим способом определя-

ем коллекторный ток транзистора в схеме усилительного каскада ОЭ. Для этого:

Нанесем на график линию нагрузки Uкэ(Iк) = Eп IкRк IэRэ , записав в командной строке окна Trace Expression следующее выражение: (Eп V (V1)) / R= , где Еп и R= = Rк + Rэ – числа, определяемые из пара-

метров элементов схемы. Конкретно уравнение линии нагрузки отображено на рис 3.33.

83

Определяем координаты точек пересечения линии нагрузки и выход-

ных характеристик для токов Iб=100мкА и Iб=125мкА (точки 1 и 2). Используя линейную интерполяцию для Iб=114мкА находим рабочую точку А (см. рис. 3.33).

Спомощью курсоров определяем координаты точек 3 и 4, для которых

Uкэ3=Uкэ4=UкэА (см. окно Probe Cursor на рис. 3.33), и рассчитываем коэффициент усиления транзистора для малого сигнала.

h21э = Iк =16,374мА 13,180мА =128.

Iб 25мкА

Рис. 3.33. Выходные характеристики транзистора

Для определения крутизны транзистора S на входной характеристике (рис. 3.32) с помощью курсоров определяем две точки, соответствующие Iб=100мкА и Iб=125мкА (см. окно Probe Cursor на рис. 3.32). По снятым данным рассчитываем крутизну транзистора.

S =

Iк

=

(16.374 13.180)мА

=532

мА

В

 

Uбэ

 

(0.682 0.676)В

 

 

Для расчета рабочего режима однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером собираем схему (рис. 3.34) и устанавливаем режим Bias Point Detail. После запуска программы расчета PSpice

(F11) и включения пиктограмм и , экран приобретает вид, показанный

84

на рис. 3.34 (Предварительно экран ‘почистили’, воспользовавшись пиктограммами и ).

Рис.3.34. Результаты расчета каскада ОЭ по постоянному току

Результаты расчета каскада по постоянному току можно посмотреть и в выходном файле программы Pspice, воспользовавшись, например, командой

Analysis/Examine Output программы Schematics:

. . . . . . . . . . . . . . . . .

**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS

NAME

Q_VT

MODEL

KT315V

IB

1.10E-04

IC

1.45E-02

VBE

6.79E-01

VBC

-6.89E+00

VCE

7.56E+00

. . . . . . . . . . . . . . . . .

Результаты графического расчета и моделирования схемы сведены в таблицу.

Ток или напряжение

Iк, мА

Iб, мкА

Uкэ, В

Uбэ, мВ

Графический

14.6

114

7.51

680

Моделирование схемы

14.5

110

7.56

679

Для определения основных параметров каскада:

добавляем в схему источник V2, напряжение которого точно равно потенциалу базы, чтобы не изменился режим схемы;

маркируем коллектор транзистора, как выход каскада Out (рис. 3.35);

назначаем расчет малосигнальных параметров на постоянном токе

(рис. 3.36).