Смекни!
smekni.com

Биполярные транзисторы 5 (стр. 2 из 3)

И соответственно выходные характеристики:

Также мы получили входные характеристики для исследуемого транзистора при двух значениях выходного напряжения Uke = 0 В; 5 В, используя ниже приведенную схему измерений.

Используя полученные экспериментальные данные и программу MODEL, определим статические параметры модели транзистора:





Теперь определим динамические параметры модели транзистора, при этом используем справочные данные. Определяем напряжение эмиттер – база и ёмкость коллекторного перехода Ukb = 5 B , Cob = 60 пФ. Данные вносим в соответствующую таблицу программы MODEL и рассчитываем параметры.

Аналогично для эмиттерного перехода: ёмкость эмиттерного перехода Cib = 18 пФ при Ubе = 5В.

Постоянная времени прямого включения TF (определяет среднее время жизни не основных носителей в базе) может быть определена по граничной частоте Fгр = 1МГц и величине BF = 44.14:

Постоянная времени обратного включения TR для сплавных транзисторов обычно задается 0.5-0.3 TF:

Итак, мы рассчитали все параметры модели исследуемого биполярного транзистора. Внесем его в библиотеку МС7, создав файл с расширением *.lib:

* MP40.lib

*****

*** MP_40New

.MODEL MP_40New PNP (IS=12.6815F BF=45.8769 NF=293.297M VAF=40.8818 IKF=10M

+ ISE=2.460553e-016 NE=1.31483 BR=888.963M IKR=947.255M ISC=2.71444P NC=2 RE=2

+ CJE=51.3416P VJE=700.001M MJE=499.79M CJC=171.113P VJC=700.003M MJC=499.718M

+ FC=500M TF=3.606N XTF=500M VTF=10 ITF=10M TR=1.803N EG=1.11)

Для проверки адекватности модели, построим выходную характеристику внесенного в библиотеку транзистора МП 40, используя схему для снятия выходных характеристик (рис.), и при токе базы соответственно Ib = 155 мкА. Построим экспериментальную и модельную характеристики ( рис. 18 ) и оценим погрешность в % в контрольной точке Uke = 5B:

2. Установка рабочей точки

Проведем установку рабочей точки промежуточного каскада УНЧ с помощью делителя напряжения (рис.19)

Нам задан тока покоя (Rk = 1 kOm) в режиме класса А и напряжение коллекторного питания Ек (Ek=12 B). Так как рабочая точка должна лежать посередине нагрузочной прямой,то есть Uke = 6B, а ток коллектора по условию Ik = 6 mA. Отсюда, используя закон Кирхгофа, определяем Rk:

Получаем Rk = 600 Ом, однако в ряде Е12 такой величины нет, поэтому выбираем ближайшее значение Rk = 620 Ом. В этом случае Uke = Ek – IkRk = 5.8 В.

Для расчета остальных сопротивлений нам нужны значения Ib и Ube в рабочей точке. Для определения Ib используем характеристику прямой передачи при Uke = 5.8 В. При получении характеристики прямой передачи используем схему измерений выходных характеристик (рис.1)


Получаем Ib = 76 мкА. Для определения Ube используем входную характеристику при Uke = 5.8 В.

Получаем Ube = 0.72 В. Далее для расчета R1, R2 зададимся током делителя: Id = 10..100Ib (т.е в пределах 0.76 – 7.6 мА). Мы определим его так, чтобы R2 = Ube/Id лежало как можно ближе к значениям ряда Е24. Пусть R2 = 130 Ом. Тогда Id = Ube/R2 = 5.54 мА, этот ток лежит в пределах допустимых значений. Далее по закону Кирхгофа:

Получаем R1 = 2036 Ом. Из ряда Е24 находим R1 = 2000 Ом. Убедимся в правильности расчетов проведя моделирование схемы в MC7 , используя режим Dynamic DC:


3. Усилительный каскад на биполярном транзисторе

Схема УНЧ имеет следующий вид:

Сначала проведем расчет разделительных конденсаторов C1 и С2 для заданной полосы рабочих частот, емкости нагрузки и сопротивления нагрузки. По условию имеем:

F = 1 кГц, Rн = 10 кОм, Cн = 100 пФ

В области нижних частот сопротивления конденсаторов С1 и С2 увеличиваются и становятся соизмеримыми с эквивалентными сопротивлениями входа и выхода УНЧ. Амплитудно-частотные искажения в этой области зависят от низкочастотных постоянных времени t1 и t2 цепей разделительных конденсаторов C1 и C2 соответственно. Результирующая постоянная времени каскада t на некоторой частоте w оценивается через коэффициент частотных искажений M:

Сам же коэффициент частотных искажений на частоте w определяется так:

M(w) = K(wср)/K(w)

где K(wср) - коэффициент усиления на средней частоте, а K(w) - коэффициент усиления на данной частоте. Тогда на граничных частотах по определению M =

. Отсюда постоянная времени каскада на граничных частотах t =1/w. Определим постоянную времени каскада tн на нижней частоте (она заведомо больше постоянной времени на верхней частоте):

Постоянная времени каскада сложно зависит от постоянных времени отдельных цепей однако, если в каскаде постоянная времени некоторой ветви существенно меньше постоянных времени остальных ветвей, то можно считать, что постоянная времени всего каскада определяется именно ей. Поэтому положим t1 = tн, а t2 = 10 tн.

Рассмотрим эквивалентную схему входной цепи с разделительным конденсатором С1:

Для определения сопротивления Rbe (входное сопротивление транзистора в рабочей точке) используем входную характеристику при Uke = 5.6В:

Получаем: