Лабораторна робота №5 Тема: Задання робочої точки в транзисторному каскаді

Мета: 1. Розглянути різні способи задання робочої точки транзисторного каскаду з загальним емітером.

2. Побудова навантажувальної лінії транзисторного каскаду.

3. Задання робочої точки транзисторного каскаду.

4. Дослідження параметрів робочої точки транзистора.

5. Дослідження умов для перекладу транзистора в режим насичення і відсічки.

6. Визначення статичного коефіцієнта передачі транзистора за експериментальними даними.

Прилади й елементи

Біполярний транзистор 2N3904

Біполярний транзистор 2N3906

Джерела постійної ЕРС

Резистори

Амперметри

Вольтметри

Теоретичні відомості

1. Задання струму бази за допомогою одного резистора

Схема транзисторного каскаду з загальним емітером представлена на рис. 5.1. Режим, в якому працює каскад, можна визначити, побудувавши його навантажувальну лінію на вихідній характеристиці транзистора. Даний спосіб дозволяє описати поводження транзистора в режимах насичення, підсилення і відсічки.

Режим насичення визначається наступним умовою – струм колектора не керується струмом бази:

β_DCI_Б>I_К=I_КН

де I_кн - струм насичення колектора, визначається опором R_K у ланцюзі колектора і напругою джерела живлення Е_к: I_К =Е_К / R_К

Рис. 5.1

Цей режим характеризується низьким спаданням напруги колектор-емітер (порядку 0.1В). Для переводу транзистора в цей режим необхідно в базу транзистора подати струм, більший ніж струм насичення бази І_БН: I_БН =I_{КН /} β_DC

Струм насичення бази задається за допомогою резистора R_БН з опором, рівним:

R_БН = (E_К - U_БЕ0) / I_БН ≈ E_К / I_БН

де U_БЕ0 - гранична напруга переходу база-емітер. Для кремнієвих транзисторів U_БЕ0 ≈ 0.7 В.

В режимі підсилення струм колектора менший за струму І_кн і описується рівнянням навантажувальної прямої: I_К = (E_К - U_КЕ) / R_К

Робоча точка в статичному режимі задається струмом бази і напругою на колекторі. Вона визначається точкою перетину навантажувальної прямої і вихідної характеристики транзистора. Базовий струм транзистора визначається як струм через опір у ланцюзі бази R_Б (див. рис. 5.1):

I_Б = (E_К – U_БЕ0) / R_Б

Струм колектора обчислюється за формулою:

I_K = β_DC  I_Б

Напруга колектор-емітер визначається з рівняння навантажувальної прямої:

U_КЕ = E_К – I_К  R_К

В режимі відсічки струм колектора дорівнює нулю і не створює на резисторі R_K спадання напруги. Отже, напруга U_KЕ максимальна і дорівнює напрузі джерела живлення Е_к. Струм колектора з урахуванням теплових струмів визначається з наступного виразу:

I_K = I_KE0 + β_DC  I_Б = (β_DC + 1)  I_КБ0 + β_DC  I_Б ≈ β_DC  (I_КБ0 + I_Б),

де І_КЕ0, І_КБ0 - зворотні струми переходів колектор-емітер і колектор-база відповідно. Коефіцієнт нестабільності струму колектора (S) через вплив теплових струмів у схемі визначається як:

S = dI_К / dI_КБ0 = 1 + β_DC ≈ β_DC

Як випливає з цього виразу, при розглянутому способі задання струму бази коефіцієнт нестабільності залежить від статичного коефіцієнта передачі, який для транзисторів одного типу може сильно розрізнятися.