софт (Ïðîäîëæåíèå. Íà÷àëî ¹28/2001) ìåíÿÿ, òîê áàçû îò 0,1 äî 10 ìÀ, ïðîñ÷èòàåì, êàê áóäåò èçìåíÿòüñÿ íàïðÿæåíèå íà áàçå UB è êîëëåêòîðå UC (ðèñ. 29). Âîñïîëüçóåìñÿ äëÿ ýòîãî âîçìîæíîñòÿìè äèðåêòèâ .DC. Òåêñò çàäàíèÿ íà ìîäåëèðîâàíèå (Ïðîãðàììà-5) âêëþ÷àåò â ñåáÿ äâà çàäàíèÿ, ñëåäóþùèõ äðóã çà äðóãîì, äëÿ òðàíçèñòîðà ÊÒ315À è òðàíçèñòîðà ÊÒ312À. Èç ãðàôèêîâ âèäíî, ÷òî òðàíçèñòîð ÊÒ315À îáëàäàåò íåïëîõèìè õàðàêòåðèñòèêàìè â ðåæèìå íàñûùåíèÿ: ïðè òîêå 20 ìÀ íàïðÿæåíèå íà êîëëåêòîðå ñîñòàâëÿåò Ñîçäàíèå àíàëîãîâûõ PSPICE-ìîäåëåé ðàäèîýëåìåíòîâ 2 IB 0...0,4 mA 0 VC –1 V...+9 V 0 0 ïÿòè çíà÷åíèé òîêà áàçû IB, èçìåíÿþùåãîñÿ â ïðåäåëàõ 0 0,4 ìÀ ñ øàãîì 0,08 ìÀ. Âûõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ýòî çàâèñèìîñòü òîêà êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà îò íàïðÿæåíèÿ íà êîëëåêòîðå. Ïðè âàðèàöèè òîêà áàçû êðèâàÿ áóäåò õàðàêòåðíûì îáðàçîì èçìåíÿòüñÿ, îáðàçóÿ ñåìåéñòâî âûõîäíûõ õàðàêòåðèñòèê. Ðàñ÷åò ïðîâåäåí äëÿ òðàíçèñòîðà ÊÒ315À (ðèñ. 26) è èäåàëüíîãî òðàíçèñòîðà ñ ïàðàìåòðàìè ïî óìîë÷àíèþ (ðèñ. 27). Çàäàíèå íà ìîäåëèðîâàíèå (Ïðîãðàììà-4) â òåêñòîâîì âèäå âûãëÿäèò óäèâèòåëüíî ïðîñòî. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïðîèçâåñòè ðàñ÷åò ÂÀÕ äëÿ èäåàëüíîãî òðàíçèñòîðà, â ïðîãðàììå íåîáõîäèìî óáðàòü çâåçäî÷IC (q1), (mA) Ib = 0,4 мА KT315A 20 IB = 0.24 mA 20 Ib = 0,32 мА IB = 0.8 mA IB = 0 mA 0 1.0 Ib = 0,16 мА –2 0 2 4 6 8 10 êó * ïåðåä ñòðî÷êîé * Q1 1 2 0 IDEAL è äîáàâèòü ïåðåä ñòðî÷êîé ( Q1 1 2 0 KT315A ). Õàðàêòåðèñòèêè íàñûùåíèÿ ìîäåëè áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà Ïðè ïîñòðîåíèè êëþ÷åâûõ ñõåì âàæíî çíàòü õàðàêòåðèñòèêè ðåæèìà íàñûùåíèÿ òðàíçèñòîðà. Ïîñòðîèì çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íàñûùåíèÿ êîëëåêòîðà è áàçû ìîäåëåé áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ ÊÒ315À è ÊÒ312À îò èõ òîêîâ. Äëÿ íà÷àëà ïðèâåäåì èõ äàííûå èç ñïðàâî÷íèêà. Íàïðÿæåíèå íàñûùåíèÿ êîëëåêòîðýìèòòåð ïðè Iê=20 ìÀ, Iá=2 ìÀ ñîñòàâëÿåò íå áîëåå 0,8  äëÿ ÊÒ312À è 0,4  äëÿ ÊÒ315À. Íàïðÿæåíèå íàñûùåíèÿ áàçà-ýìèòòåð ïðè Iê=20 ìÀ, Iá=2 ìÀ ñîñòàâëÿåò íå áîëåå 1,1  äëÿ ÊÒ312À è 1,1  äëÿ ÊÒ315À. Èñïîëüçóÿ ñõåìó èçìåðåíèÿ (ðèñ. 28), çàäàäèìñÿ îòíîøåíèåì òîêà êîëëåêòîðà ê òîêó áàçû ðàâíûì 10, èñïîëüçóÿ äëÿ ýòîãî çàâèñèìûé èñòî÷íèê òîêà óïðàâëÿåìûé òîêîì F1 ñ êîýôôèöèåíòîì ïåðåäà÷è 0,1. Óïðàâëÿþùèì áóäåò òîê ÷åðåç èñòî÷íèê íàïðÿæåíèÿ V1 ñ íóëåâûì íàïðÿæåíèåì (ýòî òðåáîâàíèå PSPICE). Âàðüèðóÿ òîê èñòî÷íèêà I1 â äèàïàçîíå îò 1 äî 100 ìÀ, à, çíà÷èò 2 F1 = 0.1 * I (V1) 1 V1 0Vdc 3 UC (Q1) Q1 KT315A Ib = 0,08 мА Ib = 0 мА 0 0 –10 –2 0 2 4 6 8 VC, (V) Ðèñ. 26. Âûõîäíûå ÂÀÕ òðàíçèñòîðà ÊÒ315À 10 A T315 VB K –10 Ib = 0,24 мА 10 VB (Q1), VC (Q1), VB (Q2), VC (Q2) 1.5 IB = 0.16 mA Ðèñ. 27. Âûõîäíûå ÂÀÕ èäåàëüíîãî òðàíçèñòîðà IC Ðèñ. 25. Ñõåìà èçìåðåíèÿ âûõîäíûõ âîëüòàìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê òðàíçèñòîðà ÊÒ315À 30 IB = 0.32 mA VC, (V) K Q1 KT315A E B IB = 0.4 mA 40 KT 31 2A Âûõîäíûå âîëüòàìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà Ïîñòðîèì ñåìåéñòâî âûõîäíûõ âîëüòàìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà ñòðóêòóðû n-p-n, âêëþ÷åííîãî â ñõåìå èçìåðåíèÿ (ðèñ. 25) ïî ñõåìå ñ îáùèì ýìèòòåðîì. Èñïîëüçóÿ âîçìîæíîñòè äèðåêòèâû .DC (ìíîãîâàðèàíòíûé ðàñ÷åò ðåæèìà ïî ïîñòîÿííîìó òîêó) ÿçûêà PSPICE, ïîäàäèì ëèíåéíî èçìåíÿþùååñÿ â äèàïàçîíå îò 1 äî 9  íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà VC êîëëåêòîðíîãî íàïðÿæåíèÿ òðàíçèñòîðà äëÿ 1 IC (q1), (mA) 60 VB Òåñòèðîâàíèå áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðîâ UC (Q1) 0 I1 1...100 mA 0 Ðèñ. 28. Ñõåìà èçìåðåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íàñûùåíèÿ áàçû è êîëëåêòîðà áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà ñòðóêòóðû n-p-n 0.5 VC 3 KT 12 VC A KT 31 5A 0 0 20 40 60 80 100 I1, (mA) Ðèñ. 29. Çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íàñûùåíèÿ áàçû è êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðîâ Q1 ÊÒ315À è Q2 ÊÒ312À îò òîêà âñåãî 250 ìÂ. Òàêèì îáðàçîì, åãî ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ óïðàâëåíèÿ ðåëå èëè ñâåòîäèîäîì, è ïðè ýòîì íà íåì áóäåò ðàññåèâàòüñÿ íåáîëüøàÿ ìîùíîñòü. Íåñêîëüêî âåëèêî íàïðÿæåíèå íà áàçå, íî áàçîâûé òîê íà ïîðÿäîê ìåíüøå, ñîîòâåòñòâåííî ãîðàçäî ìåíüøèì áóäåò åãî âêëàä â ðàñõîä ìîùíîñòè. Âûáèðàÿ òðàíçèñòîð ñ áîëåå âûñîêèì óñèëåíèåì, ìîæíî óìåíüøèòü áàçîâûé òîê ïðè ñîõðàíåíèè ðåæèìà íàñûùåíèÿ. Ýòî ìîæåò ñóùåñòâåííî óïðîñòèòü ðàäèîëþáèòåëüñêóþ êîíñòðóêöèþ, åñëè òðåáóåòñÿ, íàïðèìåð, ñîãëàñîâàòü âûõîä ÊÌÎÏ ìèêðîñõåìû ñ ìîùíîé íàãðóçêîé. Ãîðàçäî õóæå â ðåæèìå íàñûùåíèÿ ðàáîòàåò ìîäåëü òðàíçèñòîðà ÊÒ312À. ×àñòîòíûå õàðàêòåðèñòèêè áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà  êà÷åñòâå ïðèìåðà ñïîñîáà îöåíêè ÷àñòîòíûõ ñâîéñòâ ìîäåëåé òðàíçèñòîðîâ, ïîñòðîèì ñåìåéñòâî ÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèê òðàíçèñòîðà ÊÒ315À ïðè ÷åòûðåõ çíà÷åíèÿõ òîêà êîëëåêòîðà. Ñõåìà èçìåðåíèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 30. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóåì ñîâìåñòíûå âîçìîæíîñòè äèðåêòèâ .ÀÑ (ðàñ÷åò À×Õ) è .STEP (ìíîãîâàðèàíòíûé àíàëèç), ñîñòàâèì çàäàíèå íà ìîäåëèðîâàíèå (Ïðîãðàììà-6) è ðàññ÷èòàåì IB(Q1) è IC(Q1). Ïîñëå âûïîëíåíèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ñðàâíèì ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû (ðèñ. 31) ñ äàííûìè ñïðàâî÷íèêîâ [4, 5]. Äëÿ ýòîãî ïîñòóïèì ñëåäóþùèì îáðàçîì. софт 1 IC Ïðîãðàììà4 2 IB IB VC 10 V I1 0 0 0 i = 100 мкА F = 10 кГц...1 ГГц I0 = 21.8 мкА 0 Ðèñ. 30. Ñõåìà èçìåðåíèÿ ìîäóëÿ êîýôôèöåíòà óñèëåíèÿ ïî ïåðåìåííîìó ïî òîêó áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà 80 IC (Q1) / IB (Q1) IK = 5 мкА h21Э = 7 60 100 мГц UK = 10 V IБ = 21,8 мкА h21Э = 0,3 40 Ïðîãðàììà 5 . IK = 1 мкА IK = 0,07 мкА h21Э = 2.6 20 h21Э = 0,14 IK = 0,015 мкА 0 0,01 0,1 1,0 10 100 1000 Frequency, (MHz) Ðèñ. 31. Ãðàôèê ìîäóëÿ êîýôôèöåíòà óñèëåíèÿ ïî òîêó ÊÒ315À Ãðàôè÷åñêèé ïîñòïðîöåññîð ïðîãðàìì ìîäåëèðîâàíèÿ ïîçâîëÿåò ïðîèçâîäèòü ìàòåìàòè÷åñêèå îïåðàöèè íàä ãðàôèêàìè. Âîñïîëüçóåìñÿ ýòèì è ïîñòðîèì ãðàôèê îòíîøåíèÿ òîêà êîëëåêòîðà IC(Q1) ê òîêó áàçû IB(Q1).  èòîãå ìû ïîëó÷èì ÷àñòîòíóþ õàðàêòåðèñòèêó ìîäóëÿ êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è òðàíçèñòîðà ïî òîêó ïðè ðàçëè÷íûõ òîêàõ êîëëåêòîðà. Ïîëüçóÿñü ðåæèìîì êóðñîðíûõ èçìåðåíèé, îïðåäåëèì ìîäóëü êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ïî òîêó íà ÷àñòîòå 100 ÌÃö. Äëÿ âñåõ âàðèàíòîâ öèôðû óêàçàíû íà ãðàôèêàõ. Ñâåðèâ ýòè öèôðû ñî ñïðàâî÷íèêîì, óâèäèì, ÷òî ïðåäëîæåííàÿ ìîäåëü òðàíçèñòîðà ÊÒ315À, ñ ó÷åòîì ðàçáðîñà, áëèçêà ê ðåàëüíîñòè, ïî ñïðàâî÷íèêó: Ki=2,5 ïðè Iê=1 ìÀ, Uê=10 Â. Íàëèöî òàêæå çàâèñèìîñòü ÷àñòîòíûõ ñâîéñòâ òðàíçèñòîðà îò òîêà êîëëåêòîðà, ÷òî òîæå ñîãëàñóåòñÿ ñ òåîðèåé è ñî ñïðàâî÷íèêàìè. Îëåã Ïåòðàêîâ petrakov@mtu-net.ru Ïðîäîëæåíèå ñëåäóåò KT315A.cir Âûõîäíûå õàðàêòåðèñòèêè n-p-n òðàíçèñòîðà ÊÒ315À. .OPTIONS RELTOL 0.00001 ; îòíîñèòåëüíàÿ òî÷íîñòü âû÷èñëåíèé. .probe IC(Q1) ; äèðåêòèâà ïðåäïèñûâàþùàÿ âûâåñòè îñöèëëîãðàììó òîêà * êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà Q1 ñ ïîìîùüþ ãðàôè÷åñêîãî ïîñòïðîöåññîðà. VC 1 0 DC 9V ; Ïèòàíèå êîëëåêòîðà. IB 0 2 DC 0.4m ; Ïèòàíèå áàçû. * .DC VC -2v 9v 0.01v IB 0m 0.4m 0.08m ; äèðåêòèâà çàäàåò ðàñ÷åò çàâèñèìîñòè * òîêà êîë ë åêòîðà, IC(Q1), ïðè èçìåíåíèè íàïðÿ æåíèÿ íà êîë ë åêòîðå, VC , * â äèàïàçîíå (-2 9) ñ øàãîì 0.01 äëÿ ïÿòè çíà÷åíèé òîêà áàçû IB, êîòîðûé * ìåíÿåòñÿ â äèàïàçîíå ( 0 0,4) ìÀ ñ øàãîì 0,08 ìÀ. * * C B E Q1 1 2 0 KT315A ; Ïîäêëþ÷åíèå òðàíçèñòîðà ÊÒ315À â ñõåìó. * Q1 1 2 0 IDEAL ; Ïîäêëþ÷åíèå èäåàëüíîãî òðàíçèñòîðà â ñõåìó. * .model KT315A NPN (Is=23.68f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=60 Bf=108 Ne=1.206 + Ise=23.68f Ikf=.1224 Xtb=1.5 Br=4.387G Nc=1.8 Isc=900p + Ikr=20m Rc=5 Cjc=7p Mjc=.333 Vjc=.7 Fc=.5 Cje=10p + Mje=.333 Vje=.7 Tr=130.5n Tf=0.1n Itf=40m Vtf=80 Xtf=1.1 Rb=10) .model IDEAL NPN ; Ìîäåëü èäåàëüíîãî òðàíçèñòîðà. .END QSAT.cir - Õàðàêòåðèñòèêè íàñûùåíèÿ ÊÒ315À è ÊÒ312À. .OPTIONS RELTOL=.0001 .DC I1 1m 100m 1m .PROBE VC(Q1) VB(Q1) I1 0 1 F1 0 2 V1 .1 V1 1 3 * Ñ B E Q1 3 2 0 KT315A * .model KT315A NPN( Is=23.68f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=60 Bf=108 Ne=1.206 + Ise=23.68f Ikf=.1224 Xtb=1.5 Br=4.387G Nc=1.8 Isc=900p Ikr=20m + Rc=10 Rb=30 Cjc=7p Mjc=.333 Vjc=.7 Fc=.5 Cje=10p Mje=.333 Vje=.7 Tr=130.5n + Tf=1n Itf=40m Vtf=80 Xtf=1.1 TRE1=1 TRB1=1 TRM1=1 TRC1=1 ) .END * .OPTIONS RELTOL=.0001 .DC I1 1m 50m 1m .PROBE VC(Q2) VB(Q2) I1 0 1 F1 0 2 V1 .1 V1 1 3 * Ñ B E Q2 3 2 0 KT312A * .model KT312A NPN (Is=21f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=126.2 Bf=86.76 Ne=1.328 + Ise=189f Ikf=.164 Nk=.5 Xtb=1.5 Br=1 Nc=1.385 Isc=66.74p Ikr=1.812 + Rc=15 Rb=150 Cjc=8p Mjc=.29 Vjc=.692 Fc=.5 Cje=26.53p Mje=.333 + Vje=.75 Tr=10n Tf=1.743n Itf=1) .END Ïðîãðàììà 6. dinamic.cir .LIB C:\Userlib\BJT_rus.lib ; äèðåêòèâà óêàçûâàåò áèáëèîòåêó ìîäåëåé òðàíçèñòîðîâ. .PROBE IC(Q1) IB(Q1); âûçîâ ãðàôè÷åñêîãî ïîñòïðîöåññîðà. . AC DEC 100 10K 1000MEG ; ðàc÷èòàòü 100 òî÷åê À×Õ ïðè èçìåíåíèè ÷àñòîòû îò * 10êÃö äî 1000ìÃö. .STEP I_I1 LIST 5u 21.8u 95u ; âàðèàöèè òîêà áàçû çàäàííûå ñïèñêîì. VC 1 0 DC 10V; ïèòàíèå êîëëåêòîðà. I_I1 0 2 DC 0Adc; èñòî÷íèê ïîñòîÿííîãî òîêà. IB 0 2 DC 10uAdc AC 10uac SIN 0 10u 100MEG; èñòî÷íèê ïåðåìåííîãî òîêà * ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû: àìïëèòóäà-10ìêÀ, ÷àñòîòà 100 ìÃö. * K B E Q1 1 2 0 KT315A .END