Примеры решения некоторых пунктов задачи.

Пример 1. Определить параметры Т-образной схемы замещения транзистора для схемы с ОЭ, используя выходные ВАХ транзистора, приведенные на рисунке 1. Для рабочей точки А необходимо определить коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ по постоянному и переменному току, дифференциальное сопротивление коллекторного перехода , дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода .

Решение. Интегральный коэффициент усиления по току определяется из характеристик как отношение тока коллектора в рабочей точке (в нашем случае 4,2 мА) к току базы в рабочей точке (в рассматриваемой задаче ток базы в рабочей точке равен 100 мкА).

Дифференциальный коэффициент усиления по току в режиме малого сигнала определяется как отношение приращения коллекторного тока (в нашем случае 5,3-4,2=1,1 мА) к вызвавшему его приращению тока базы (в нашем случае 25 мкА) при постоянном напряжении на коллекторе.

Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода определяется как отношение приращения коллекторного напряжения к приращению коллекторного тока при постоянном токе базы.

Дифференциальное сопротивление эмитгерного перехода зависит только от тока эмиттера в рабочей точке:

,

где - температурный потенциал, равный 26 мВ.

Полагая, что токи эмиттера и коллектора в рабочей точке одинаковы и равны 4,2 мА, определяем:

Пример 2. Рассчитать координаты рабочей точки транзистора усилительного каскада, собранного по приведенной на рис.2 схеме, если

Решение. Определим потенциал базы транзистора, пренебрегая базовым током по сравнению с током делителя

Рассчитаем ток эмиттера транзистора

Ток коллектора транзистора в рабочей точке

.

Ток базы транзистора в рабочей точке

Ток делителя в базовой цепи равен

,

т.е. много больше тока базы и пренебрежение этим током в начале расчета вполне оправдано.

Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в рабочей точке

Пример 3. На выходных характеристиках транзистора построить нагрузочные прямые по постоянному и переменному току, используя исходные данные и результаты решения предыдущей задачи.

Если принять ток коллектора транзистора равным току эмиттера, выражение для нагрузочной прямой по постоянному току можно представить в следующем виде

На практике часто линию нагрузки проводят через две точки С и В с координатами (, ) и (, ).

Пересечение линии нагрузки с характеристикой, соответствующей , определяет точку покоя на выходных ВАХ, т. е. и . В нашем случае , (см. рис. 3.).

Эквивалентное сопротивление нагрузки каскада для переменной составляющей равно

,

если пренебречь дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода , которое обычно больше ().

Поскольку , то линия нагрузки по переменному току (рис. 3.) будет идти круче. Отметим, что линию нагрузки по переменному току строят по отношению приращений напряжения и тока .

Задав приращение тока базы , находим приращение тока коллектора (см. рис.3.). Затем определяем приращение напряжения на коллекторе транзистора

и по полученным приращениям тока коллектора и напряжения на коллекторе транзистора находим положение точки D на ВАХ транзистора. Соединив точки А и D прямой получаем нагрузочную прямую по переменному току, по которой можно оценить максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала.

Задача 3. Рассчитать насыщенный ключ на биполярном транзисторе (рис. 1.) с параметрами, приведенными в табл. 1.

Табл. 1.

Вариант	Тип транзистора			Вари ант	Тип транзистора
1	КТ361А	10	0,5	11	КТ357В	10	1
2	КТ361В	15	0,75	12	КТ3107А	15	2
3	КТ357Г	20	0,75	13	КТ3107Б	20	2,4
4	КТ357В	12	1,5	14	КТ3107Д	12	2,7
5	КТ3107А	18	2	15	КТ361А	18	1,5
6	КТ3107Б	10	2,4	16	КТ361В	10	2
7	КТ3107Д	15	2,7	17	КТ357Г	15	1,5
8	КТ361А	20	3	18	КТ357В	20	1,8
9	КТ361В	12	0,5	19	КТ3107А	12	1
10	КТ357Г	18	0,75	20	КТ3107Б	18	1,3

И сходными данными для расчета являются:

- тип транзистора Т1 и его некоторые характеристики (приведены в таблице 2.),

- напряжение источника питания ,

- сопротивление нагрузки .

Подлежат расчету или выбору:

- сопротивления резисторов и в базовой цепи,

- напряжение источника смещения ,

- длительности фронтов выходных импульсов,

- время рассасывания заряда неосновных носителей в области базы.

Рекомендуемый порядок расчета насыщенного ключа.

1. Рассчитываем ток коллектора насыщения

.

Проверяем выполнение условия .

2. Определяем сопротивление резистора в цепи смещения

.

Напряжение источника смещения обычно выбирают из условия

.

,

где - температура удвоения ( для германия и для кремния).

Табл. 2

Параметры	КТ361А	КТ361В	КТ357Б	КТ357В	КТ3107А	КТ3107Б	КТ3107Д
Максимальный ток
коллектора	50	50	40	40	100	100	100
Максимальное на-
пряжение между кол-	25	40	20	20	45	45	25
лектором и эмитте-
ром
Максимальная мощ-
ность, рассеиваемая	150	150	100	100	300	300	300
на коллекторе
Статический коэф-
фициент передачи	20..	40..	60..	20..	70..	120..	180..
тока в схеме с ОЭ,	..90	..160	...300	..100	...140	..220	..460
Напряжение насыщения	0,3	0,3	0,3	0,3	0,5	0,5	0,5
Максимальная тем-
пература окружаю-	100	100	85	85	125	125	125
щей среды t, °C
Обратный ток кол-
лектора при t=25°C	1	1	5	5	0,1	0,1	0,I
Граничная частота усиления тока	250	250	300	300	200	200	200
Емкость коллектора	9	9	7	7	7	7	7
Емкость эмиттера			10	10

3. Выбрав стандартное сопротивление резистора смещения, вычисляем ток смещения .

4. Находим ток базы насыщения транзистора

.

5. Задавшись коэффициентом насыщения , определяем реальный ток базы транзистора

.

6. Вычисляем сопротивление резистора в цепи базы транзистора

,

где - амплитуда входного управляющего импульса (практически чаще всего ),

- внутреннее сопротивление источника сигнала.

7. Рассчитываем длительность положительного фронта выходного сигнала

,

где .

8. Вычисляем длительность отрицательного фронта

.

9. Определяем время рассасывания избыточных носителей заряда в базе транзистора

,

где - постоянная времени в режиме насыщения.

10. Если окажется, что расчетные значения длительностей фронтов и времени рассасывания превышают требуемые можно применить ключ с ускоряющей емкостью. При этом порядок расчета по п1÷п6 сохраняется а далее определяем величину ускоряющей емкости

.

Определяем длительности фронтов импульсов

,

где .

ЛИТЕРАТУРА

1. В.Ф. Коновалов. Электротехника и электроника (ч. 2). Учебное пособие. Томск, ТУСУР, кафедра ТУ, 2006.

2. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.- 488 с.