В режиме постоянного тока

Задание 1. Построить входные и выходные характеристики биполярного транзистора.

 

Выбрать в меню и разместить в основном окне программы Micro-cap компонент «Биполярный транзистор» npn-типа. В открывшемся окне диалога выбрать модель 2N1613.

 

С помощью команд главного раскрывающегося меню компонентов Component-> Analog Primitives -> Waveform Sources – I (или V) размещаем источник постоянного входного тока транзистора I и источник постоянного напряжения питания V.

 

Значения тока и напряжения задаются в окнах Value (в данном случае I = 1 мА, U = 10 В). Требуемое значение тока можно задать различными способами: «0.001», «1e-3», «1m».

Соединяем выводы элементов схемы проводниками, размещаем компонент заземления и производим расчет в режиме постоянного тока. Для этого используется команда меню Analysis -> DC (Direct current - постоянный ток). На появившейся панели диалога задаем параметры для построения графика выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

 

В колонке Name строк Variable нужно указать имена варьируемых переменных. Их можно выбрать из раскрывающегося меню, в колонку Range заносятся верхняя и нижняя границы диапазона (последняя по умолчанию равна нулю).

Имена переменных, соответствующим осям координат, указываются в колонках XExpression и Yexpression в нижней части панели (IB(Q1) – ток в цепи базы транзистора, VBE(Q1) - напряжение между базой и эмиттером). В колонках XRange и Yrange указываются диапазон значений переменных по оси X и по оси Y, сеточный шаг графика и толщина линий сетки. Обязательным является только первый параметр.

Для указания диапазонов удобно использовать значение Auto из контекстного меню, раскрываемого при нажатии на левую кнопку мыши на заголовке соответствующего столбца или на правую непосредственно на окне ввода. Для проведения расчета нажимаем на кнопку RUN. В случае отсутствия ошибок получим график входной характеристики транзистора:

 

Для закрытия окна с графиком используем команду меню DC -> Exit Analysis или нажимаем на клавишу F3.

Для получения выходных характеристик транзистора в окна панели задания параметров графика DC Analysis Limits нужно ввести VEC(Q1) - напряжение между эмиттером и коллектором, IС(Q1) – ток в цепи коллектора транзистора Q1.

 

 

Для получения семейства кривых в окна Variable1 и Variable2 ввести следующие значения:

 

Нажав на кнопку RUN, получим семейство кривых зависимости тока Ic от напряжения Vec:

 

Задание 2. Найти зависимость тока коллектора от тока базы для различных значений напряжения между коллектором и эмиттером.

Значения параметров, задаваемые с помощью панели DC Analysis Limits:

 

 

Следует заметить, что при вариации переменной V1 в окне Range вначале указывается максимальное значение, затем минимальное и в конце шаг (в данном случае 50,10,10). Для остальных переменных в соответствующих окнах указано только максимальное значение.

Окно Number of points не относится к параметрам графика. Оно определяет количество точек, выводимых в таблицы и активизируется после нажатия на кнопку .

Нажимаем на кнопку RUN для запуска моделирующей программы.

Получим семейство кривых зависимости тока коллектора от тока базы при вариации коллекторного напряжения.

 

 

Задание 3. Найти зависимость напряжения между базой и эмиттером от тока базы для различных значений температуры.

Значения параметров, задаваемые с помощью панели DC Analysis Limits:

 

Семейство входных характеристик транзистора при различных значениях температуры.

 

 

Выводы. Напряжение между базой и эмиттером возрастает с увеличением тока и уменьшается при повышении температуры.

Работа 5_2. Расчет режима усилительного каскада по постоянному току

 

Здесь V1 = 10 В – источник постоянного питающего напряжения,

V2 – источник синусоидального напряжения с амплитудой 1 мВ.

При размещении источника сигнала необходимо различать имя типа модели (SIN), имя модели (VTYPE1) и имя компонента (V2). Имя типа модели является стандартным, оно определяется в момент выбора компонента из меню. Остальные имена задаются пользователем в редактируемом окне Value панели Sine Source и автоматически присваиваются предварительно выделенным атрибутам MODEL и PART.

 

 

В нижней части рабочего окна имеются закладки Page 1 и Text, в которых можно осуществить просмотр и редактирование описания моделей размещенных компонентов.

.MODEL 2N1613 NPN (IS=10.0011F BF=79.9974 NF=994.027M VAF=100 IKF=356.106M ISE=24.4181F NE=1.24896 BR=100.956M IKR=999.811M ISC=1.75918P RC=1.1059 CJE=70.7065P VJE=700M MJE=642.888M CJC=45.8046P VJC=700M MJC=558.065M TF=2.43486N XTF=500.002M VTF=10 ITF=10.0947M TR=10N)

.MODEL VTYPE1 SIN (A=1m)

Используем команду меню Analysis -> Dynamic DC.

Получаем результаты расчета потенциалов в узлах схемы относительно земли

(первая цифра в надписи – номер узла, символ «m» соответствует множителю 10^-3).

 

Выведем на схему значения постоянной составляющей токов в ветвях:

 

Здесь символ «u», указанный после численного значения, соответствует множителю 10-6. Рабочая точка на графике входной характеристики соответствует координатам: ток базы 10,3 мкА, напряжение база-эмиттер 815,3 – 191,3 = 616 мВ.

Рабочая точка на графике выходной характеристики соответствует координатам:

ток коллектора 372 мкА, напряжение коллектор-эмиттер 8,1 – 0,19 = 7,91 В.

При отсутствии сигнала усилитель потребляет от источника питания ток около 0,464 мА.

На схему можно вывести значения мощности, развиваемой источником питания и потребляемой резисторами и транзистором:

При этом должен соблюдаться баланс мощностей.