Схема задания тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера в каскаде с общим эмиттером на NPN-тран-зисторе представлена на рис. 3.
Ток коллектора в режиме насыщения равен:
Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой:
Напряжение на базе транзистора UБ определяется из следующего выражения: UБ = IэRэ - Eэ + UБЭ0
Рис. 3. Задание тока базы PNP с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера
Это же напряжение равно падению напряжения на резисторе RБ: UБ= -IБ RБ. Ток эмиттера вычисляется по падению напряжения на сопротивлении Rэ:
(Обратите внимание: 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:
Коэффициент нестабильности тока коллектора (S) определяется как:
Рассматриваемая схема характеризуется таким же коэффициентом нестабильности, как и предыдущая.
Задание тока базы с помощью резистора в цепи база-коллектор.
Схема задания тока базы с помощью резистора в цепи база-коллектор в каскаде с общим эмиттером представлена на рис.4. Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением:
Рабочая точка определяется точкой пересечения нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. Ток базы определяется из выражения:
Рис. 4. Задание тока базы PNP с помощью резистора в цепи база-коллектор
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:
Значение напряжения коллектор-эмиттер вычисляется по закону Кирхгофа для напряжений:
Статический коэффициент передачи тока bDC определяется отношением тока коллектора к току базы:
Коэффициент нестабильности тока коллектора (S) из-за влияния тепловых токов в схеме с резистором в цепи база-коллектор определяется как:
Как следует из выражения, коэффициент нестабильности этой схемы несколько выше, чем у схем с сопротивлением Rэ в цепи эмиттера.
Оборудование
Персональный компьютер с установленной программой Electronics Workbench;биполярные транзисторы, источники постоянной ЭДС, амперметры, вольтметры, резисторы.
Порядок выполнения работы
Запустите программу Electronic Workbench.
Задание 1. Исследование параметров рабочей точки при задании тока базы с помощью делителя напряжения (NPN-транзистор).
а) Собрать схему по рис. 5. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора, тока эмиттера, напряжения коллектор-эмиттер и напряжения на базе в раздел "Результаты экспериментов". Вычислить коэффициент передачи bDC. Результат записать в раздел "Результаты экспериментов".
рис. 5
б) Для схемы по рис. 7 по формулам из раздела "Теоретические положения" вычислить значение напряжения в точке Uб. Вычислить ток эмиттера и рассчитать ток коллектора по полученному значению тока эмиттера (UБЭ0 » 0.7 В), вычислить значение напряжения коллектор-эмиттер по полученным ранее току коллектора и току эмиттера. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".
в) В разделе "Результаты экспериментов" построить нагрузочную прямую по постоянному току на выходной характеристике транзистора 2N3904. Используя значения токов и напряжений, полученных в пункте а), определить рабочую точку (Q) и отметить её положение на графике.
г) Двойным щелчком на изображении транзистора открыть диалоговое окно выбора модели транзистора. Строка с наименованием транзистора 2N3904 будет подсвечена. Чтобы редактировать параметры модели транзистора, нажмите Edit. Измените коэффициент передачи по тoкy (bF) до 100. Изменение коэффициента b позволяет убедиться, что замена транзисторов приводит к изменению тока коллектора. Включить схему. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер в раздел "Результаты экспериментов".
д) По новым значениям напряжения база-эмиттер и тока коллектора определить положение рабочей точки на нагрузочной прямой, построенной в пункте в) и отметить её положение на графике.
е) Восстановите прежнее значение коэффициента передачи по постоянному току (bF) транзистора 2N3904 (204).
ж) Провести изменения параметров цепи базы, необходимые для перевода транзистора в режим насыщения. Записать результаты измерений для тока базы, тока коллектора, напряжения на базе и напряжения коллектор-эмиттер в раздел "Результаты экспериментов".