3. Задання струму бази за допомогою додаткового джерела в ланцюзі емітера.

Схема задання струму бази за допомогою додаткового джерела в ланцюзі емітера в каскаді з загальним емітером на NPN-транзисторі представлена на рис.5.4.

Струм колектора в режимі насичення дорівнює:

I_КН ≈ E_К + E_Е / (R_К + R_Е)

Струм колектора в підсилювальному режимі описується рівнянням навантажувальної прямої:

I_К = (E_К + E_Е – I_Е  R_Е) / R_К

Напруга на базі транзистора U_Б визначається з наступного виразу:

U_Б = І_Е  R_Е - Е_Е + U_БЕ0.

Рис.5.4

Ця ж напруга дорівнює падінню напруги на резисторі R_Б:

U_Б = - I_Б  R_Б.

Струм емітера обчислюється по спаданню напруги на опорі R_Е:

I_Е = (U_Е + E_Е) / R_Е = (U_Б – U_БЕ0 + E_Е) / R_Е

де - U_Б має від’ємне значення.

Струм колектора пов'язаний зі струмом емітера наступним виразом:

I_К = I_Е – I_Б ≈ I_Е

Значення напруги колектор-емітер обчислюється із закону Кірхгофа для напруг:

U_КЕ = Ек + Е_Е - I_к  R_k - I_Е  R_Е

Коефіцієнт нестабільності струму колектора (S) визначається як:

S = dI_К / dI_КБ0 = (1 + β_DC) / (1 + β_DC  R_Е / (R_Е + R_Б))

Розглянута схема характеризується таким же коефіцієнтом нестабільності, як і попередня.

4. Задання струму бази за допомогою резистора в ланцюзі база-колектор.

Схема задання струму бази за допомогою резистора в ланцюзі база-колектор у каскаді з загальним емітером представлена на рис. 5.5.

Струм колектора в підсилювальному режимі описується рівнянням:

I_К = (E_К – U_КЕ) / R_К

Робоча точка визначається точкою перетину навантажувальної прямої і вихідної характеристики транзистора. Струм бази визначається з виразу:

I_Б = (U_КЕ – U_БЕ0) / R_Б

Як видно з виразу, струм бази залежить від напруги колектор-емітер, що робить схему менш чуттєвою до розкиду значень статичного коефіцієнта передачі встановлюваних в неї транзисторів.

Струм колектора в схемі визначається за формулою:

I_Б = (E_К - U_БЕ) / (R_К + R_Б / β_DC)

Значення напруги колектор-емітер обчислюється за законом Кірхгофа для напруг:

U_КЕ = E_К – I_К  R_К

Статичний коефіцієнт передачі струму β_DC визначається відношенням струму колектора до струму бази: β_DC = I_К / I_Б

Рис.5.5

Коефіцієнт нестабільності струму колектора (S) через вплив теплових струмів у схемі з резистором у ланцюзі база-колектор визначається як:

S = dI_К / dI_КБ0 = (1 + β_DC) / (1 + β_DC  R_К / (R_Б)) ≈ R_Б / R_К

Як випливає з виразу, коефіцієнт нестабільності цієї схеми трохи вищий, ніж у схем з опором R_Е в ланцюзі емітера.

Рис.5.6 (файл с10_005)

Хід роботи

1. Дослідження параметрів робочої точки при заданні струму бази за допомогою одного резистора

а) Зберіть схему, зображену на рис. 5.6. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора, напруги колектор-емітер і напруги база-емітер у розділ "Результати експериментів".

б) Для схеми на рис.5.6 за формулами з розділу "Теоретичні відомості" обчисліть базовий струм, напругу колектор-емітер. Струм колектора обчисліть, використовуючи значення струму бази, отримане в п. а) і значення β_DC, обчислене в пункті 1 попередньої ЛР . Результати запишіть в розділ "Результати експериментів". Порівняйте їх з експериментальними даними.

в) У розділі "Результати експериментів" побудуйте навантажувальну пряму за постійним струмом на вихідній характеристиці транзистора 2N3904, отриману в пункті 3 попередньої ЛР. Використовуючи значення струмів і напруг, отриманих в пункті а), визначте робочу точку (Q) на навантажувальній лінії і відмітьте її положення на графіку.

г) Подвійним натиском на зображенні транзистора відкрийте діалогове вікно вибору моделі транзистора. Рядок з найменуванням транзистора 2N3904 буде підсвічений. Щоб редагувати параметри моделі транзистора, натисніть Edit. Змініть коефіцієнт передачі по струму (β_F) до 100, потім натисніть Accept. Натисніть Accept ще раз, щоб повернутися до схеми. Зміна коефіцієнта β дозволяє переконатися, що заміна транзисторів приводить до зміни струму колектора. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

д) За новим значенням напруги колектор-емітер і струму колектора визначте нову робочу точку на навантажувальній прямій, побудованій в п. в). Відзначте її положення на графіку в розділі "Результати експериментів".

е) Відновіть попереднє значення коефіцієнта передачі за постійним струмом (β_F) транзистора 2N3904 (204).

ж) Підрахуйте опір R_Б, необхідний для переводу транзистора в режим насичення. Підставте в схему значення опору R_Б, трохи менше підрахованого. Включіть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

з) Зменшіть значення R_Б на більш значну величину і знову активізуйте схему. Якщо транзистор знаходиться в режимі насичення, то зміна струму колектора дуже мала навіть при дуже великій зміні струму бази.

2. Дослідження параметрів робочої точки при заданні струму бази за допомогою дільника напруги (NPN-транзистор).

Рис.5.7 (файл с10_006)

а) Зберіть та ввімкніть схему, зображену на рис. 5.7. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора, струму емітера, напруги колектор-емітер і напруги на базі в розділ "Результати експериментів". Обчисліть коефіцієнт передачі β_DC. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

б) Для схеми рис. 5.7 за формулами з розділу "Теоретичні відомості" обчисліть значення напруги в точці U_Б. Обчисліть струм емітера і розрахуйте струм колектора за отриманим значенням струму емітера (U_БЕ0 = 0.7 В), обчисліть значення напруги колектор-емітер за отриманими раніше струмом колектора і струмом емітера. Результати запишіть в розділ "Результати експериментів".

в) В розділі "Результати експериментів" побудуйте навантажувальну пряму за постійним струмом на вихідній характеристиці транзистора 2N3904 з пункту 3 попередньої ЛР. Використовуючи значення струмів і напруг, отриманих у пункті а), визначте робочу точку (Q) і відмітьте її положення на графіку.

г) Подвійним натиском на зображенні транзистора відкрийте діалогове вікно вибору моделі транзистора. Рядок з найменуванням транзистора 2N3904 буде підсвічений. Щоб редагувати параметри моделі транзистора, натисніть Edit. Змініть коефіцієнт передачі по струму (β_F) до 100, потім натисніть Accept. Натисніть Accept ще раз, щоб повернутися до схеми. Зміна коефіцієнта β_F дозволяє переконатися, що заміна транзисторів приводить до зміни струму колектора. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

д) За новими значеннями напруги база-емітер і струму колектора визначте положення робочої точки на навантажувальній прямій, побудованої в пункті в) і відмітьте її положення на графіку.

е) Відновіть попереднє значення коефіцієнта передачі по постійному струмі (β_F) транзистора 2N3904 (204).

ж) Проведіть зміни параметрів ланцюга бази, необхідні для переводу транзистора в режим насичення. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора, напруги на базі і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

3. Задання струму бази за допомогою дільника напруги (PNP-транзистор).

Рис.5.8 (файл с10_007)

а) Зберіть та ввімкніть схему, зображену на рис. 5.8. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора, струму емітера, напруги колектор-емітер і напруги на базі в розділ "Результати експериментів". Обчисліть статичний коефіцієнт передачі β_DC. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

б) Для схеми рис. 5.8 за формулами з розділу "Теоретичні відомості" обчисліть значення напруги в точці U_Б. Обчисліть струм емітера і розрахуйте струм колектора за отриманим значенням струму емітера (U_БЕ0=0.7В), обчисліть значення напруги колектор-емітер за отриманими раніше струмом колектора і струмом емітера. Результати запишіть в розділ "Результати експериментів". Порівняйте їх з експериментальними даними.

в) Подвійним натиском на зображенні транзистора відкрийте діалогове вікно вибору моделі транзистора. Рядок з найменуванням транзистора 2N3906 буде підсвічений. Щоб редагувати параметри моделі транзистора, натисніть Edit. Змініть коефіцієнт передачі по струму (β_F) з 180 до 100, потім натисніть Accept. Натисніть Accept ще раз, щоб повернутися до схеми. Зміна коефіцієнта β дозволяє переконатися, що заміна транзисторів приводить до зміни струму колектора. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

г) Відновіть попереднє значення коефіцієнта передачі по постійному струмі (β_F) транзистора 2N3906 (180).

4. Дослідження параметрів робочої точки при заданні струму бази за допомогою додаткового джерела в ланцюзі емітера.

а) Зберіть та ввімкніть схему, зображену на рис.5.9. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора, струму емітера, напруги колектор-емітер і напруги на базі в розділ "Результати експериментів". Обчисліть статичний коефіцієнт передачі β_DC. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

б) Для схеми на рис. 5.9 за формулах з розділу "Теоретичні відомості" обчисліть напругу в точці U_Б за виміряним раніше значенням струму бази, розрахуйте струм емітера й обчисліть струм колектора за величиною струму емітера (U_БЕ0 =0.7В). Обчисліть значення напруги колектор-емітер за отриманим значенням струму емітера і струму колектора. Результати запишіть в розділ "Результати експериментів".

Рис.5.9 (файл с10_008)

в) У розділі "Результати експериментів" для схеми рис. 5.9 побудуйте навантажувальну пряму на вихідній характеристиці транзистора 2N3904 з пункту 3 попередньої ЛР. За результатами, отриманими у попередньому пункті, визначте робочу точку (Q) і відмітьте її положення на графіку.

г) Подвійним натиском на зображенні транзистора відкрийте діалогове вікно вибору моделі транзистора. Рядок з найменуванням транзистора 2N3904 буде підсвічений. Щоб редагувати параметри моделі транзистора, натисніть Edit. Змініть коефіцієнт передачі по струму (β_F) з 200 до 100, потім натисніть Accept. Натисніть Accept ще раз, щоб повернутися до схеми. Зміна коефіцієнта β_F дозволяє переконатися, що заміна транзисторів приводить до зміни струму колектора. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

д) За новим значенням напруги база-емітер і струму колектора визначте положення робочої точки на навантажувальній прямій, побудованій в пункті в), і відмітьте її положення на графіку.

е) Відновіть попереднє значення коефіцієнта передачі по постійному струмі (βF) транзистора 2N3904 (204).

5. Дослідження параметрів робочої точки при заданні струму бази за допомогою резистора в ланцюзі база-колектор.

а) Зберіть схему, зображену на рис. 5.10. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора, струму емітера і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів". Обчисліть статичний коефіцієнт передачі β_DC. Результат запишіть в розділ "Результати експериментів".

б) За формулами з розділу "Теоретичні відомості" обчисліть струм колектора, використовуючи значення β_DC, обчислене раніше (U_БЕ0=0.7В). За отриманим струмом колектора обчисліть значення напруги колектор-емітер. Результати запишіть в розділ "Результати експериментів".

в) У розділі "Результати експериментів" для схеми рис. 5.10 побудуйте навантажувальну пряму на вихідній характеристиці транзистора 2N3904. За результатами, отриманими у попередньому пункті, визначте робочу точку (Q) і відмітьте її положення на графіку.

г) Подвійним натиском на зображенні транзистора відкрийте діалогове вікно вибору моделі транзистора. Рядок з найменуванням транзистора 2N3904 буде підсвічений. Щоб редагувати параметри моделі транзистора, натисніть Edit. Змініть коефіцієнт передачі по струму (β_F) з 200 до 100, потім натисніть Accept. Натисніть Accept ще раз, щоб повернутися до схеми. Зміна коефіцієнта β_F дозволяє переконатися, що заміна транзисторів приводить до зміни струму колектора. Ввімкніть схему. Запишіть результати вимірів для струму бази, струму колектора і напруги колектор-емітер у розділ "Результати експериментів".

Рис.5.10 (файл с10_009)

д) За новими значеннями напруги колектор-емітер і струму колектора визначте положення робочої точки на навантажувальній прямій, побудованій в пункті в) і відмітьте її положення на графіку.

е) Відновіть колишнє значення коефіцієнта передачі по постійному струмі (β_F) транзистора 2N3904 (204).