2 Статистические характеристики транзистора 2n2907 (типа pnp)

2.1 Измерение входной, проходной и семейства выходных характеристик

Снимем входную (I_б = f (U_б)), проходную (I_к = f (U_б)) и выходные характеристики (I_к = f (U_к)) транзистора с помощью схемы, приведённой на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема исследования статистических характеристик транзистора 2N2907

Амперметры и вольтметры работают в режиме измерения постоянного тока и напряжения. Алгоритм снятия входной, проходной и семейства выходных характеристик аналогичен методике измерений в пункте 1.1.

Входная, проходная, выходная характеристики изображены на рисунках 2.2 – 2.4 соответственно.

Рисунок 2.2 – Входная характеристика транзистора 2N2907

Рисунок 2.3 – Проходная характеристика транзистора 2N2907

Рисунок 2.4 – Выходные характеристики транзистора 2N2907 (PNP)

2.2 Измерение крутизны и входного сопротивления транзистора

Далее, с помощью схемы на рисунке 2.5, измерим крутизну S₀ и входное сопротивление R_вх.

Рисунок 2.5 – Схема измерения крутизны и входного сопротивления транзистора 2N2907

Амперметры работают в режиме переменного тока. Аналогично пункту 2.1 строим графики крутизны S₀ (рисунок 2.6) и входного сопротивления R_вх (рисунок 2.7).

Рисунок 2.6 - Крутизна транзистора 2N2907

Рисунок 2.7 – Зависимость R_вх от напряжения между базой и эмиттером транзистора 2N2907

3 Выбор рабочех точек транзисторов

Теперь выберем рабочую точку каждого каскада усилителя таким образом, чтобы обеспечить одинаковый режим работы всех каскадов. Для этого необходимо, чтобы токи коллекторов, а следовательно, и крутизна рабочей точки каждого транзистора совпадали.

Величину напряжения питания выберем равной 24 В, а ток коллектора каждого транзистора I_к0 = 50 мА.

3.1 Рабочая точка транзистора 2n2714 (типа npn)

Также примем, что падение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора U_к0 1 составляет 5 В. Рабочая точка транзистора 2N2714: I_к0 = 50 мА, U_б0 ≈ 725 мВ, I_б0 = 0,47 мА, I_дел = 10∙I_б0 1 = 4,7 мА [1], R_вх = 7,45 Ом и S₀ = 1000 мА/В. Графики п.1.1-1.2 для выбранной рабочей точки представлены на рисунках 3.1-3.5.

Рисунок 3.1 – Входная характеристика транзистора

Рисунок 3.2 – Проходная характеристика транзистора

Для построения нагрузочной прямой на графике выходных характеристик транзистора (рисунок 3.3) рассчитаем точку I_к1(0) (U_кэ = 0) как отношение напряжения питания Е к сумме сопротивлений коллектора R_к3 и эмиттера R_к3. Чтобы найти значения сопротивлений воспользуемся схемой выходного каскада на рисунке 3.3а.

Если потенциал выхода по отношения к общему проводу равен нулю, подключение нагрузки не меняет режим транзистора, но в таком случае необходимо перейти к двухполярному питанию.

Рисунок 3.3а – Схема выходного каскада УПТ

Очевидно, что U_Rэ3 = Е/2 - U_Rк0 = 12 - 5 = 7 В.

Теперь рассчитаем сопротивления R_к3 и R_э3 по формулам:

где - значение тока коллектора в выбранной рабочей точке, - значение тока базы в выбранной рабочей точке.

Тогда I_к1(0) = Е/(R_к3 + R_э3) = 12/(240 + 140) ≈ 63 мА.

I_к1(0)

E

U_к0

Рисунок 3.3 – Выходные характеристики транзистора

Рисунок 3.4 – Крутизна транзистора

Рисунок 3.5 – Зависимость R_вх от напряжения между базой и эмиттером транзистора

Также, рассмотрим входной каскад (рисунок 3.3а). Особенностью усилителей постоянного тока прямого усиления является наличие между каскадами непосредственной связи, поскольку в тех случаях, когда требуется обеспечить очень низкую нижнюю граничную частоту усилителя, приходится отказываться от применения разделительных конденсаторов [2; 3].

Из-за отсутствия разделительных ёмкостей в усилителях постоянного тока существует проблема – при подключении источника сигнала изменяется потенциал базы по отношению к эмиттеру (смещается рабочая точка, рассчитанная так, чтобы отвечать заданным требованиям). Чтобы исключить это явление, потенциал входа по отношению к общему проводу должен быть равен нулю, что также может быть достигнуто при использовании двухполярного питания.

Рисунок 3.3а – Схема входного каскада УПТ

Перед входным каскадом расположен делитель напряжения, образуемый резисторами R_б1 и R_б2. Падения напряжений на каждом из них U_Rб1 и U_Rб2, равны Е/2 = 12 В.

Тогда, для входного каскада справедливо:

U_Rэ1 = U_Rб1 – U_б0 1 = 12 – 0,725 = 11,275 В,

U_Rк1 = Е – (U_Rэ1 + U_б0 1) = 24 – (11,275 + 5) = 7,725 В.