Контрольные вопросы

*( о применяемых сокращениях см. примечание в начале главы)

1.Каково назначение транзистора?

2.Опишите принцип действия БТ, поясните в чём заключается транзисторный эффект и за счёт каких технологических особенностей конструкции он достигается?

3.Приведите основные схемы включения БТ и дайте их краткую характеристику.

4. Нарисуйте статические входные и выходные вольт — амперные характеристики (ВАХ) для схемы ОБ. Поясните, какие параметры транзистора можно определить по этим характеристикам.

5. Нарисуйте статические входные и выходные характеристики для схемы ОЭ. Поясните, какие параметры транзистора можно определить по этим характеристикам.

6. Нарисуйте характеристику БТ, отражающую его усилительные свойства. Покажите, как и по каким характеристикам её можно построить.

7. Назовите основные параметры транзистора, определяющие его усилительные свойства. Поясните, как их определить?

8. Какими предельно допустимыми параметрами характеризуется транзистор?

9.Приведите линейную схему замещения для схемы включения транзистора ОЭ. Поясните методику определения её параметров.

10.Приведите линейную схему замещения для схемы включения транзистора ОЭ. Поясните методику определения её параметров.

11 .Нарисуйте схему ОЭ при инверсном включении транзистора. Объясните особенности её работы.

12.Приведите для БТ модель Эберса - Молла и методику определения её параметров.

13.Дайте сравнительную оценку трёх основных схем включения БТ.

14.Анализ схем с транзисторами. Пояснить методику анализа и рассмотреть графический анализ.

15.Транзистор как линейный четырёхполюсник; h — параметры.

16.ГIриведите частотно — зависимые параметры транзистора.

17.Охарактеризуйте частотные свойства БТ. Какие элементы схемы замещения транзистора отражают эти свойства.

18. Приведите временные диаграммы токов транзистора, характеризующие его частотные (динамические) свойства.

19. Приведите классификацию и систему обозначений современных БТ.

20. Нарисуйте линейные схемы замещения транзисторов ОЭ и ОБ. Приведите формулы, связывающие их внутренние параметры в этих схемах включения (т.е. нужно привести параметры моделей и пояснить, каким образом можно, например, вычислить внутренние параметры БТ для схемы ОБ, если известны значения аналогичных параметров в схеме ОЭ).

Биполярный транзистор

3. Решить контрольную задачу

Таблица З. Исходные данные

Предлагаемым вариантам присвоены номера: О - 19

Вторая цифра от О до 9 соответствуют последней цифре шифра.

Первая цифра соответствует предпоследней цифре шифра следующим образом 0 = 0 ÷ 4;

1 = 5 ÷9.

Условные обозначения в таблице означают:

+ означает определить величину,

- означает величину игнорировать.

Фт – рисунок 13 (схема усилителя с фиксированным током базы),

Ст – рисунок 12 ( схема усилителя с эмиттерной стабилизацией начального режима работы),

Условие задачи

Для заданной схемы (рисунок 13 - последняя цифра шифра нечётное число 1,

З……. 7,9; рисунок 12 - последняя цифра шифра чётное число 0, 2……. 6, 8) по исходным данным таблицы З

1) Рассчитать параметры цепи начального смещения (рис.13 - R_Б; рис. 12 - R₁, R₂, R_Э; - R_Э – может быть задано).

2) Определить графически по входным и выходным ВАХ параметры линейной модели транзистора при включении по схеме ОЭ.

3) Определить графически и аналитически рабочие ток базы I_Б0, напряжение база — эмиттер U_{БЭ 0} во входной и напряжение коллектор – эмиттер U_{KЭ 0} в выходной цепях.

4) Рассчитать и изобразить на графиках входных и выходных характеристик

кривые входного I_ВХ(t), U_ВХ(t) и выходного I_ВЫХ(t), U_ВХ(t) сигналов (если это оговорено в условии задачи).

Пример рас чёта

1. Выбирают из таблицы З исходные данные, соответствующие заданному варианту, в Примере - из приведенной ниже таблицы 4 для варианта 22

Биполярный транзистор

Таблица 4

Продолжение таблицы 4

2. Перерисовывают заданную схему усилителя и преобразуют её выходную цепь по теореме об эквивалентном генераторе (рис.14, для постоянной составляющей сигнала - R_Г = ∞).

Рисунок 12. Схема усилителя на БТ (СТ) Рисунок 13. Схема усилителя на БТ (ФТ)

4. Выполняют графический расчёт заданных параметров

Рисунок 14. Схема усилителя на БТ (вариант 22),

выходная цепь преобразована по теореме об эквивалентном генераторе

Входные ВАХ

Биполярный транзистор

б). Выходные ВАХ

Рисунок 15. ВАХ БТ

31. Перечерчивают на миллиметровую бумагу

Заданные (в данном примере рисунок 15) вольт — амперные характеристики

(ВАХ) : входную I_Б = f (U_БЭ) при U_KЭ = 5В и семейство выходных I_k = f (U_KЭ)) при I_Б = соnst, на которых строят линию нагрузки, угол наклона которой определяется уравнением, описывающим по Ⅱ закону Кирхгофа выходную цепь усилителя

U_K = Е_к1 — I_K (R_k1+Rэ).

Для данного примера:

Е_к1 = 9,09 ≈ 9,1 R_k1 = 0,272

3.2. Отмечают на линии нагрузки положение

рабочей точки, соответствующее току коллектора I_{K 0}, определяют напряжение коллектор — эмиттер U_{KЭ 0} и предварительно оценивают ток базы I_{Б 0} ( вычислив по выходным характеристикам коэффициент передачи тока базы h _21Э,Прилож.. БТ2). Значение I_{Б 0} = переносят на входную характеристику, по которой определяют напряжение U_{БЭ 0}.

U_{KЭ 0} = 4,5 В; I_{Б 0} = 0,459×10^-3А; U_{БЭ 0} = 1,049 В 1 ≈ 1,05В

3.3. Расчёт параметров цепи начального положения рабочей точки.

По параметрам, определяющим положение рабочей точки на входной и семействе выходных ВАХ - для постоянной составляющей сигнала (R_Г = ∞) - определяют параметры цепи смещения, цепи, которая задаёт рабочий ток базы:

- для рисунка 13 сопротивление R_Б

R_Б =

- для рисунка 12 сопротивления R₁, R₂, R_Э, которые рассчитывают в

следующей последовательности:

R_Э принимают равным (если оно не задано в табл.3):

R_Э =(0,1÷0,3) R_k ‚

сумму сопротивлений R₁ + R₂ делителя напряжения вычисляют по току делителя I_Д, который задают в пределах

I_Д = (2 ÷ 10) I_{Б 0},

следовательно, R₁+ R₂ = ;

сопротивление R₂ определяют из уравнения, описывающего поⅡзакону Кирхгофа входной

контур (R₂, U_БЭ, R_Э):

Биполярный транзистор

I_Д ×R₂ = U_{БЭ 0} + I_{Э 0} × R_Э, I_{Э 0} = I_{К 0} + I_{Б 0} = (h_21Э +1) I_{Б 0}

далее, зная значения суммы (R₁+ R₂) и сопротивления R₂, вычисляют значение R₁.

В приведенных выше формулах:

U_{БЭ 0} , I_{Б 0} , I_{Э 0} , I_{К 0} - координаты рабочей точки «0» транзистора на входной и выходных ВАХ, т.е. значения напряжений и токов в рабочей точке.

4. Выполняют аналитический расчёт параметров схемы

4.1 .Рассчитывают параметры линейной модели транзистора (рис.16).

Рисунок 16. Линейная схема замещения транзистора

для включения по схеме ОЭ

Методика определения параметров транзистора описана в [1, 3] и в Приложении БТ2.

С учётом заданных числовых значений и ВАХ (рис.15) параметры модели VТ

имеют следующие значения:

r_ВХ=r_b =(9О÷15О) Ω, r_ВЫХ=r_k* =(20,94÷4,282)×10³ Ω

В рабочей точке:

r_ВХ ≃ r_{b =} 92,1Ω; r_Э ≃ (0,1÷ 0,01) r_b

r _ВХ = r_k* = 7,83×10³Ω r_k^* =

h_21Э = β = 30,5; I ^*_{К 0} = 2,182×10^-9 = 2,1 82nА; U_{БЭ 0} = 1.049В

4.2. Рисуют схему замещения усилителя, заменив транзистор его линейной моделью.

43. Составляют, используя теорему об эквивалентном генераторе и законы Кирхгофа, уравнения, описывающие входную и выходную цепи усилителя, решение которых позволяет определить рабочие параметры усилителя.

Для входной цепи:

- параметры эквивалентного источника напряжения (на базе транзистора относительно земли) и его внутреннего сопротивление соответственно равны:

Е_Б1= ; R_1,2 =

-у5авнение, описывающее входной контур

Е_Б1 = I_{Б 0} × (R_1,2 + r_b) + U_{БЭ 0} + (h_21Э + 1) × I_{Б 0} × R_Э,

параметры модели транзистора определены в п.4.1, уравнение нужно решить относительно I_{Б 0}

Для выходной цепи:

- значения параметров эквивалентного источника напряжения Е_К1(на коллекторе транзистора относительно земли) и его внутреннего сопротивление R_К1 определены в п.2

-уравнения, описывающие выходной контур:

U_{К 0} = Е_К1 – I_{К 0} × R_К1 – I_{Э 0} × R_Э;

I_{К 0} = I_{Б 0} × h_21Э + I*_{К 0} + ;

I_{Э 0} = I_{К 0} + I_{Б 0} ;

Биполярный транзистор

U_{К 0} =9,09 – 15,11×10^-3×2725 – 15,579×10^-3×50 = 4,22В

I_{Э 0} = 15,11×10^-3 + 1,459×10^-3 = 15,569×10^-3А

параметры модели транзистора определены в п. 4.1.