Оглавление

Краткие теоретические сведения 2

1 Средства моделирования 2

1.1 Физическая модель биполярного транзистора по постоянному току 2

1.2 Нагрузочная характеристика усилительного каскада 4

1.3 Задание положения исходной рабочей точки 5

1.4 Стабилизация параметров транзисторных каскадов с помощью цепей обратной связи 6

1.5 Статическая переходная характеристика усилительного каскада 7

1.6 Физическая модель биполярного транзистора по переменному току 9

1.7 Схема с общим эмиттером 12

1.8 Отрицательная обратная связь по току 16

1.9 Отрицательная обратная связь по напряжению 18

1.10 Схема с общей базой 21

1.11 Сравнительный анализ схемы с общей базой и общим эмиттером 26

1.12 Схема с общим коллектором 27

1.13 Эмиттерный повторитель 31

2 Лабораторная схема апериодического каскада 33

3 Расчет апериодического каскада 34

4 Графоаналитический расчет 38

5 Задание на ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ №3 39

контрольные вопросы 42

Список источников, рекомендуемых для изучения 43

Краткие теоретические сведения

1Средства моделирования

Модели биполярного транзистора строятся по принципу достижения определенной цели моделирования. В инженерной практике требуется решать две основных задачи:

1. расчет режима работы транзистора по постоянному или переменному току с целью выбора параметров, как транзистора, так и других элементов, входящих в аналоговый узел;

2. уточнение характеристик аналогового узла на основе моделирования в схемотехнических САПР;

В первой задаче, используют эквивалентную схему транзистора на постоянном или переменном токе. Схема зависит от того, какой режим работы транзистора предполагается установить. По переменному току, в основном, различают линейный и нелинейный режимы. Линейный режим предполагает относительно слабые сигналы на входе и выходе транзистора. Поэтому он называется малосигнальным. Тогда используют малосигнальные линейные эквивалентные схемы. Наиболее распространены физические эквивалентные схемы. Для них характерна связь физических процессов протекающих в транзисторе и параметров элементов. Эквивалентные схемы используются не только для расчета параметров, но и для анализа и синтеза аналоговых узлов. Во второй задаче, используют точную или упрощенную нелинейную модель транзистора. Модель часто описывают семейством характеристик: входная, выходная, нагрузочная характеристика транзистора. На основе этих характеристик синтезируются формулы расчета, которые используются в схемотехнических САПР. Обычно эти формулы не интересуют пользователя – инженера разработчика РЭС.

1.1Физическая модель биполярного транзистора по постоянному току

Анализ работы любого усилительного устройства удобно начинать с изучения его вольт-амперных характеристик. Основной характеристикой, используемой при таком анали­зе, является выходная характеристика, представляющая собой зависимость выходного тока от выходного напряжения:

Выходная характеристика зависит от схемы включения транзистора. Как известно, существует три варианта включения биполярных транзисторов в усилительные электрические цепи: схема с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ), с общим коллектором (ОК). Свои названия эти схемы получили по имени электрода, относительно которого производится задание всех напряжений и сигналов в цепи.

На рис. 1.1 приведено семейство выходных характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ. В выходных характеристиках в качестве выходного тока выступает ток коллектора , а в качестве выходного напряжения – напряжение между коллектором и эмиттером .

О

Рис. 1.1 Выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ

чевидно, что при работе усилительного прибора величины входного напряжения и тока не остаются неизменными, а претерпевают некоторые колебания по закону изменения усиливаемого сигнала в определенном, задаваемом внешними цепями, диапазоне значений. При этом в каждый момент времени на семействе выходных характеристик можно указать единственную точку, соответствующую текущему состоянию усилительного прибора.

Если рассмотреть и другие характеристики усилителя (характеристики управления, входные характеристики, характеристики передачи), то окажется, что и на них эта точка всегда однозначно определена, если известны токи и напряжения на входных и выходных электродах.

Точка на плоскости выходных (или других) характеристик усилительного прибора, связывающая текущие значения напряжений и токов в нем, называется рабочей точкой. Заметим, что даже при отсутствии входного полезного сигнала усилительный каскад продолжает находиться в состоянии, которому соответствует рабочая точка, ее обычно называют исходной рабочей точкой или рабочей точкой по постоянному току.

В дальнейшем все постоянные составляющие токов и напряжений на электродах усилительного прибора будут отмечены дополнительным индексом "0", а их переменные составляющие — дополнительным индексом "~", т.е., например, значение коллекторного тока транзистора, соответствующее исходной рабочей точке (рабочей точке по постоянному току), будет обозначаться , при этом полный ток коллектора в каждый момент времени будет равен , где в случае гармонического входного воздействия .