ACT / Лабораторная работа 3

2

В режиме усиления ток коллектора описывается уравнением нагрузочной прямой:

IK EK UКЭ .

RK

Рабочая точка в статическом режиме задается током базы и напряжением на коллекторе. Она определяется точкой пересечения нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. Базовый ток транзистора определяется как ток через сопротивление в цепи базы RБ (см. рис. 1):

IБ EK UБЭ0 .

RБ

Ток коллектора вычисляется по формуле:

IK IБ .

Напряжение коллектор-эмиттер определяется из уравнения нагрузочной прямой:

UКЭ EK IK RK .

В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает на резисторе RK падения напряжения. Следовательно, на-

пряжение UКЭ максимально и равно напряжению источника пи-

тания EK . Ток коллектора с учетом тепловых токов определяет-

ся из следующего выражения:

IK IKЭ0 IБ ( 1)IKБ0 IБ (IБ IKБ0 ),

где IKЭ0 ,IKБ0 – обратные токи переходов коллектор-

эмиттер и коллектор-база соответственно.

Коэффициент нестабильности тока коллектора (S ) из-за влияния тепловых токов в схеме определяется как:

S dIK 1 . dIKБ0

Как следует из этого выражения, при рассматриваемом способе задания тока базы коэффициент нестабильности зависит от статического коэффициента передачи, который для транзисторов одного и того же типа может сильно различаться.

3

Задание тока базы с помощью делителя напряжения.

Схема задания тока базы транзистора с помощью делителя напряжения в каскаде с общим эмиттером представлена на рисунке 2.

+Ek

VT1

Рисунок 2 – Схема транзисторного каскада с общим эмиттером с зданием тока базы с помощью делителя напряжения

Расчет каскада в усилительном режиме.

Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой:

IK EK UКЭ UЭ ,

RK

где UЭ IЭRЭ , IЭ – ток эмиттера.

Ток базы определяется из выражения:

IБ IK .

4

Ток коллектора связан с током эмиттера следующим выражением:

IK IЭ IБ .

Напряжение на базе транзистора равно:

UБ IЭRЭ UБЭ0 .

Далее рассчитываются сопротивления R1 и R2 делителя

напряжения.

Рабочая точка определяется пересечением нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. При известных значениях сопротивлений R1 и R2 ток базы транзистора равен:

IБ UБ UБЭ0 , RЭКВ

где UБ - напряжение на базе транзистора. Если RЭ R2 ,

то:

RЭКВ R1 R2 . R1 R2

Ток эмиттера определяется по падению напряжения на сопротивлении RЭ в цепи эмиттера и вычисляется как разность потенциалов UБ и UБЭ0 :

IЭ UБ UБЭ0 .

RЭ

Значение напряжения коллектор-эмиттер UКЭ вычисляет-

ся по закону Кирхгофа:

UКЭ EK IK RK IЭ RЭ .

Коэффициент нестабильности тока коллектора (S ) из-за влияния тепловых токов в схеме при условии, что UЭ UБЭ0

определяется как:

5

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.

Задание тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера.

Схема задания тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера в каскаде с общим эмиттером представлена на рисунке 3.

+Ek

Rк

RБ

VT1

Rэ

- Eэ

+

Рисунок 3 – Схема транзисторного каскада с общим эмиттером с зданием тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера

6

Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой:

IK EK EЭ IЭ RЭ .

RK

Напряжение на базе транзистора UБ определяется из сле-

дующего выражения:

UБ IЭ RЭ EЭ UБЭ0 .

Это же напряжение равно падению напряжения на резисторе RБ :

UБ IБ RБ .

Ток эмиттера вычисляется по падению напряжения на сопротивлении RЭ :

IЭ UЭ EЭ UБ UБЭ0 EЭ .

RЭ RЭ

Напряжение UБ имеет отрицательное значение.

Ток коллектора связан с током эмиттера следующим выражением:

IK IЭ IБ IЭ .

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

UКЭ EK EЭ IK RK IЭ RЭ .

Коэффициент нестабильности тока коллектора (S ) опре-

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

7

Задание тока базы с помощью резистора в цепи базаколлектор.

Схема задания тока базы с помощью резистора в цепи ба- за-коллектор в каскаде с общим эмиттером представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема транзисторного каскада с общим эмиттером с зданием тока базы с помощью резистора в цепи базаколлектор

Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением:

IK EK UКЭ .

RK

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

IБ UКЭ UБЭ0

RБ

8

Как видно из выражения, ток базы зависит от напряжения коллектор-эмиттер, что делает схему менее чувствительной к разбросу значений статического коэффициента передачи устанавливаемых в нее транзисторов. Ток коллектора в схеме определяется по формуле:

IK EK UБЭ .

RK RБ /

Значение напряжения коллектор-эмиттер вычисляется по закону Кирхгофа:

UКЭ EK IK RK .

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

IK .

IБ

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

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

цепи эмиттера.

9

2.Порядок проведения экспериментов

2.1Определение статического коэффициента передачи тока транзистора и получение выходной характеристики

Открыть файл lw3_0.ewb со схемой, изображенной на рисунке 5. Выберите тип транзистора по номеру варианта в соответствии с таблицей 1. Включить схему. Записать результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллекторэмиттер. По полученным результатам подсчитать статический коэффициент передачи транзистора F . В схеме провести из-

мерения тока коллектора IK и тока базы IБ для каждого значе-

ния EK и EБ и заполнить таблицу 2. По данным таблицы по-

строить график зависимости IK от EK .

Рисунок 5 – Схема для определения статического коэффициента передачи транзистора и получение выходной характеристики