Використання пакету EWB для виконання роботи

Рис. 5.1.

Рис. 5.2.

Транзистори, що використовуються в цій роботі, знаходяться в меню Transistors бібліотеки базових компонентів. На рис. 5.1 можна побачити умовне зображення біполярних транзисторів, а на рис. 5.2 – польових. Потрібний тип транзистору вибирається з бібліотеки транзисторів. Після вибору за допомогою кнопки Edit викликаємо вікно параметрів транзистора, яке вміщує п’ять закладок.

До основних параметрів біполярних транзисторів належать:

Saturation current (IS) – зворотний струм колекторного переходу, А.

Forward current gain coefficient (BF) – коефіціент підсилення струму в схемі з ЗЄ h₂₁.

Reverse current gain coefficient (BR) – коефіціент підсилення струму в схемі з ЗЄ при інверсному включенні транзистора (емітер і колектор міняються місцями).

Base ohmic resistance (RB) – об’ємний опір бази, Ом.

Collector ohmic resistance (RC) – об’ємний опір колектора, Ом.

Emitter ohmic resistance (RE) – об’ємний опір емітера, Ом.

Zero-bias B-E junction capacitance (CJE) – емність емітерного переходу при нульовій напрузі, Ф.

Zero-bias C-E junction capacitance (CJC) – емність колекторного переходу при нульовій напрузі, Ф.

Substrate capacitance (CJS) – ємність колектор-підложка, Ф.

Forward transit time (TF) – час переносу заряду крізь базу, с.

Revers transit (TR) – час переносу заряду крізь базу в інверсному включенні, с.

B-E junction grading coefficient (ME) – коефіціент плавності емітерного переходу.

B-C junction grading coefficient (MC) – коефіціент плавності колекторного переходу.

Early voltage (VA) – напруга Єрлі, близька до параметру U_{к max}, В.

Base-Emitter Leakage Saturation Current (ISE) – зворотний струм емітерного переходу, А.

Forward beta high-current knee-point (IKF) – струм початку спаду підсилення по струму, близьке до параметру I_{к max}, А.

Base-emitter leakage emission coefficient (NE) – коефіціент неідеальності ємітерного переходу.

B-C junction potential (VJC) – контактна різниця потенціалів переходу база-колектор, В.

B-E junction potential (VJE) – контактна різниця потенціалів переходу база-емітер, В.

Рис. 5.4.

Вибір робочої точки одиночного транзисторного каскаду для роботи в режимі класу А виконується на основі графоаналітичного методу. В той же час, такий вибір може бути значно спрощений при використанні пакету EWB. На рис. 5.3 приводиться приклад схеми, яка дає можливість вибрати положення робочої точки на основі використання моделі транзисторного каскаду. Приведена схема називається підсилювачем з фіксованим струмом бази. Положення робочої точки в ній задається всього двома опорами: нахил лінії навантаження – колекторним опором, а робоча точка на лінії навантаження – базовим резистором. Найпростіший спосіб приблизного визначення положення робочої точки на лінії навантаження складається з двох етапів. Перший з них полягає в тому, що до колектора транзистора приєднується вольтметр і шляхом зміни величини базового опору підбирається напруга на колекторі, яка приблизно дорівнює половині напруги живлення каскаду. Подальше уточнення положення робочої точки забезпечується використанням осцилографа і генератора вхідного сигналу. На рис. 5.4 приведені дві осцилограми синусоїдальних напруг – на вході каскаду (синусоїда меншої амплітуди) і його виході. Вихідна напруга каскаду подається на вхід осцилографа. З вигляду синусоїди вихідної напруги видно, що вона містить у собі і вищі гармонічні складові.

Оскільки метою каскаду є забезпечення максимальної якості підсилення, якість вихідного сигналу необхідно аналізувати за допомогою Фур’є-аналізу.

На рис. 5.5 приведені результати Фур’є-аналізу вихідного сигналу, який зображений на осцилограмі (рис. 5.4). На нульовій частоті відображена постійна складова напруги, що відповідає значенню, яке можна побачити на вольтметрі. Перша гармонічна складова частоти 500 Гц трохи менша 3 В, що теж співпадає з показами осцилографа. Вищі гармоніки мають значно менші амплітуди і частоти, кратні частоті 500 Гц. На осцилограмі (рис. 5.6) покази вихідного сигналу для наочності зміщені по вертикальній осі на 1 В.

Послідовно збільшуючи амплітуду вхідного сигналу і підбираючи величину базового резистора, можна знайти точку, при якій спотворення позитивної і негативної амплітуд вихідного сигналу при зростанні вхідного з’являтимуться одночасно. Така точка і буде робочою точкою транзисторного підсилювача. Це також зручніше робити за допомогою Parameter Sweep. Для неспотвореного сигналу в цій точці матиме місце мінімальний рівень вищих гармонік.

Для схеми, що аналізується, за допомогою пристрою Bode Plotter або директиви AC Analysis можна отримати частотні характеристики. Bode Plotter підключається так, як вказано на рис. 5.7.

Вибір робочої точки для польових транзисторів розглянемо стосовно канальних транзисторів, для яких, при відсутності напруги на затворі, канал буде повністю відкритим. Схема вибору робочої точки приведена на рис. 5.10. Особливість її полягає в тому, що напругу на затворі задають опори витоку і затвору. Параметри підсилення каскаду визначаються величиною резистора стоку і крутизною стоко-затворної характеристики транзистора в робочій точці.