ірхгофа струм бази транзистора:
,
де
;
.
(Оскільки використовується кремнієвий транзистор, то).
Якщо підставити і в, позначивши, то отримаємо
.
Врахуємо, що і, тоді з:
Значення можна знайти з умови забезпечення заданої стабільності робочої точки транзистора. Оскільки, то
Тепер являє собою рівняння щодо опору. Вирішуючи, знаходимо
Зрозуміло, що.
Бажаючи отримати, розрахуємо величину опору:
.
Моделювання роботи схеми на постійному струмі
Для моделювання роботи електричних схем будемо використовувати програму Electronics Workbench 5.12 Pro (як найбільш вивчену).
Параметри транзистора (рис. 3) призначимо з таких міркувань. Для кремнієвих транзисторів типовим значенням струму насичення (Saturation current) при кімнатній температурі є. Як значення коефіцієнта посилення в схемі з загальним емітером (Forward current gain coefficient) візьмемо середнє значення (див. Табл. 2 - параметр). Типовими значеннями коефіцієнта посилення струму в схемі ОЕ при інверсному включенні (Reverse current gain coefficient) і об'ємного опору бази (Base ohmic resistance) є відповідно і. Ємність колекторного переходу при нульовій напрузі (Zero-bias BC junction capacitance) візьмемо з таблиці 2 - параметр
Рис. 3. Параметри моделі транзистора КТ315Г
Час переносу заряду через базу (Forward transit time) розрахуємо як (див. табл. 2). Час переносу заряду через базу в інверсному включенні (Reverse transit time). Обидва переходу транзистора вважатимемо плавними, тому коефіцієнти плавності емітерного (BE junction grading coefficient) і колекторного (BC junction grading coefficient) переходів покладемо рівними 0.333.
Напруга Ерлі (Early voltage) приймемо рівним (див. табл. 2). Струм початку спаду посилення по струму (Forward beta high-current knee-point) покладемо рівним (див. Табл. 2).
Картина розподілу вузлових потенціалів представлена ??в табл. 3.
Рис. 4. Моделювання роботи підсилювача на постійному струмі
Номер узлаУзловие потенціали, В ?, %ТеоретическиМоделирование1Ф1=Ек=12.0012.0002Ф2=Ure+(Ek-Ure)/2=1.2+(12-1.2)/2=6.606.2843Ф3=Ure+Ube=1.2+0.7=1.902.0374Ф4=Ure=1.20 1.3411.6Табліца 3. Розподіл вузлових потенціалів в схемі рис. 4.
Рис. 5. Передавальна характеристика ділянки база-колектор для схеми рис. 4
Розташування робочої точки підсилювача в середині лінійної частини передавальної характеристики (рис. 5) (при цьому транзистор працює в нормальній активної області) свідчить про те, що основне завдання даної стадії проектування - вибір резисторів, що забезпечують положення робочої точки підсилювача в класі А- вирішена вірно.
Крім того, з рис. 5 можна приблизно визначити коефіцієнт посилення по напрузі на постійному струмі: (знак «мінус» говорить про те, що підсилювач буде інвертувати вхідний сигнал).
Вивчення впливу зміни параметрів транзистора на роботу підсилювача
З:, тому струм колектора при збільшенні коефіцієнта підсилення транзистора VT1 (рис. 4) у два рази повинен складати:
.
Тобто, зміна колекторного струму теоретично повинно скласти від номінального значення.
Якщо ж, навпаки, зменшити коефіцієнт посилення транзистора VT1
в два рази:
.
Тоді,.
При перевірці отриманих результатів за допомогою моделювання в програмі Electronic Workbench 5.12 є деякі особливості. Математична модель біполярного транзистора в цій програмі містить параметр (де, - теплові струми відповідно емітерного і колекторного переходів). Тому щоб зміна параметра не вплинуло на теплові струми переходів, потрібно відповідним чином змінювати параметри і.
Проаналізуємо поведінку схеми при збільшенні в 10 разів некерованого струму колекторного переходу.
Струм дорівнює сумі двох складових: теплового струму колекторного переходу і струму витоку, обумовленого дефектами структури колекторного переходу. Для простоти, нехтуючи другої складової, будемо вважати.
Оскільки для транзистора справедливо рівність, то збільшення в 10 разів теплового струму колекторного переходу призведе до збільшення в стільки ж разів теплового струму емітерного переходу. Це, у свою чергу, спричинить зменшення напруги на ділянці база-емітер транзистора, оскільки.
Щоб обчислити зміну колекторного струму, запишемо:
,
Тоді
.
Позначивши, можна показати, що
.
У цьому випадку. Крім того,, тоді з:
,
де.
Оскільки,, то
.
Остаточно, з:
.
