Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Электроника

Проверка результатов аналитического расчета рабочего режима на примере каскада с ОЭ (п. 5).  Просмотрен 822

Получение характеристик транзистора КТ315В и графический расчет рабочего режима (п. 7) и определение параметров малосигнальной схемы замещения транзистора (п. 8) на примере каскада с ОЭ.

Рассчитать рабочую точку графически можно по вольтамперным характеристикам транзистора. Но, к сожалению, найти характеристики транзисторов в современных справочниках (да и в Интернете тоже) невозможно. Поэтому получаем входные и выходные характеристики, используя программу DesignLab и модель транзистора, например, КТ315В. Параметры модели транзистора можно найти в Интернете на сайтах производителей.

Для получения входной характеристики Iб(Uбэ) для Uкэ=5В собираем схему, показанную на рис.1. При этом для установки управляющего тока в цепи базы транзистора и напряжения на коллекторе из библиотеки символьных компонентов выбираются постоянные источники IDC и VDC. Для вывода напряжения Uбэ устанавливаем на базе транзистора маркер . Так как в библиотеке компонентов в демо-версии транзистор отсутствует, выбираем транзистор n-p-n-типа Qbreak. После сохранения схемы под оригинальным именем, помечаем транзистор, щелкнув его один раз, и входим в интерфейсный диалог Edit - Model - Change Model Reference... и заменяем имя модели транзистора QbreakN на KT315V (все буквы латинские !!!). Это можно сделать, только если модель есть в библиотеке пользователя, и библиотека подключена к системе. В противном случае предварительно с помощью любого текстового редактора создается файл модели транзистора, который потом подключается к данной схеме.

Рис. 1. Схема для снятия входной и выходной характеристик транзистора КТ315В  

Можно также просто установить (или заменить) параметры модели транзистора в окне, которое откроется по команде Edit - Model - Edit instance model (text)... (рис. 2).

Рис. 2. Задание параметров транзистора КТ315В  

Чтобы получить входную характеристику биполярного транзистора, Uбэ(Iб), задаем режим расчета напряжения Uбэпри изменении тока Iб при фиксированном значении напряжения Uкэ=5В. С этой целью отключаем режим расчета схемы по постоянному току Bias Point Detail и устанавливаем режим расчета статических характеристик DC Sweep (рис. 3). После выхода из диалога DC Sweep запускаем схему на расчет (клавиша F11, или пиктограмма ) и получаем входную характеристику Uбэ(Iб). Изменяем масштаб по оси Y, и характеристика приобретает вид, показанный на рис. 4.

Рис.3. Задание на построение входной характеристики транзистора КТ315В

 

По входной характеристике графоаналитическим способом определяем базовый ток транзистора в схеме усилительного каскада ОЭ. Для этого, оставаясь в диалоге с программой графического отображения результатов расчета Probe, делаем следующее.

- Наносим на график линию нагрузки , записав в окне Trace Expression (пиктограмма ) следующее выражение: , где , и – определяются параметрами элементов схемы (см. рис. 8). Полученное уравнение линии нагрузки отображено на рис.4.

 

Рис. 4. Входная характеристика транзистора

- С помощью электронного курсора и пиктограммы MarkLabel по координатам точки пересечения линии нагрузки и входной характеристики транзистора (т. А) определяем базовый ток Iб и напряжение база-эмиттер Uбэ.

- На линейном участке характеристики выбираем вторую точку (т. В), определяем с помощью маркера ее координаты и находим входное сопротивление транзистора в режиме малого сигнала: .

Для расчета семейства выходных характеристик биполярного транзистора Iк(Uкэ) необходимо задать режим расчета тока Iк при изменении напряжения Uкэпри фиксированных значениях тока базы Iб. Для этого:

- устанавливаем маркер тока на коллектор транзистора VT для задания вывода тока Iк;маркер вывода напряжения Uбэ удаляем;

 

Рис.5. Задание на построение семейства выходных характеристик транзистора

- устанавливаем режим расчета выходной характеристики DC Sweep
(рис. 5).

- Запускаем схему на расчет (клавиша F11, или пиктограмма ) и получаем семейство выходных характеристик (рис. 6).

По выходной характеристике графоаналитическим способом определяем коллекторный ток транзистора в схеме усилительного каскада ОЭ. Для этого наносим на график линию нагрузки , записав в командной строке окна Trace Expression (пиктограмма ) следующее выражение: , где и определяются параметрами элементов схемы (см. рис. 8). Полученное уравнение линии нагрузки отображено на рис. 6. Построив (используя линейную интерполяцию) фрагмент дополнительной выходной характеристики, соответствующей рабочему току Iб = 260.5 мкА (см. рис 4), определяем координаты точки пересечения линии нагрузки и этой выходной характеристики (точка А).

С помощью электронного курсора и пиктограммы MarkLabel определяем координаты точек 1 и 2, для которых Uкэ1=Uкэ2=UкэА , и рассчитываем коэффициент усиления транзистора в режиме малого сигнала: .

 

Рис.6. Семейство выходных характеристик транзистора

 

Для определения выходного сопротивления транзистора на выходных характеристиках с помощью курсоров определяем координаты точки 3. По полученным данным рассчитываем выходное сопротивление транзистора:

.

На входные и выходные характеристики с помощью графического редактора наносим и обозначаем оси и режимы (Iб) и распечатываем для отчета.

Проверка результатов аналитического расчета рабочего режима на примере каскада с ОЭ (п. 5).

 

Для определения рабочего режима усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером собираем рабочую схему (рис. 7) и устанавливаем режим Bias Point Detail. После запуска программы расчета (клавиша F11, или пиктограмма ) и нажатия на пиктограммы и , экран приобретает вид, показанный на рис. 7.

Рис.7. Схема усилителя для расчета рабочего режима Рис.8. Схема усилителя

Результаты расчета каскада по постоянному току можно также посмотреть в выходном файле программы Pspice, воспользовавшись, например, командой Analysis/Examine Output программы Schematics:

 

**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS

 

NAME Q_Q1

MODEL kt315v

IB 2.62E-04 – ток базы (IбА),

IC 1.98E-02 – ток коллектора (IкА),

VBE 6.91E-01 – напряжение база-эмиттер (UбэА),

VBC -4.36E+00 – напряжение база-коллектор (UбкА),

VCE 5.05E+00 – напряжение коллектор-эмиттер (UкэА),

RPI 1.04E+02 – входное сопротивление транзистора (h11э),

RO 3.12E+03 – выходное сопротивление транзистора (1/h22э),

BETAAC 6.83E+01 – коэффициент передачи тока h21э.

 

Для отчета надо распечатать схему каскада с результатами аналитического расчета по постоянному току (см. рис. 7). На схеме обязательно должно быть видно название транзистора. Затем надо выписать результаты расчета по постоянному току и, сделав таблицу, сравнить их с результатами ручного расчета (п. 5).

Предыдущая статья:Дополнительные примечания. (Азбука успеха. Как построить крупную и успешную многоуровневую организацию (МЛМ)). Следующая статья:Клінічна патофізіологія травми
page speed (0.0191 sec, direct)