1. Исследование математических моделей биполярного транзистора




Название1. Исследование математических моделей биполярного транзистора
страница1/6
Дата публикации28.08.2013
Размер0,58 Mb.
ТипИсследование
www.pochit.ru > Математика > Исследование
  1   2   3   4   5   6
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет

Методичні вказівки

до лабораторних робіт з дисципліни

«Основи автоматизованого проектування

радіоелектронної апаратури»

для студентів спеціальності 7.090701 – «Радіотехніка»

усіх форм навчання

2006
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Основи автоматизованого проектування радіоелектронної апаратури» для студентів спеціальності 7.090701 – «Радіотехніка» усіх форм навчання /Укл: Л.М. Карпуков, С.М. Романенко - Запоріжжя: ЗНТУ, 2006. - с.

Укладачі: Л.М. Карпуков, професор, д.т.н.

С.М. Романенко, доцент, к.ф.-м.н.

Рецензент: В.П. Дмитренко, доцент, к.т.н.


Відповідальний

за випуск: С.Н. Романенко, доцент, к.ф.-м.н.
Затверджено

На засіданні кафедри «Радіотехніка»

Протокол № від 2006р.

ЗМІСТ
Вступ. Загальна характеристика циклу лабораторних| робіт……………………………………………………………………

1. Исследование математических моделей биполярного транзистора ……………………………………………………………..

Лабораторна робота №1. Моделирование биполярного транзистора по постоянному току ...............................................

Лабораторна робота №2. Моделирование биполярного транзистора в режиме малого сигнала...............................................

2. Моделирование линейных электронных схем ……………….

Лабораторная работа № 3. Составление математической модели электронной схемы………………………………………………

Лабораторная работа № 4. Анализ математической модели электронной схемы……………………………………………………

3.

Лабораторная работа № 5

Лабораторная работа № 6

4.

Лабораторная работа № 7

Лабораторная работа № 8

5.

Лабораторная работа № 9

Лабораторная работа № 10

Список літературних джерел ………………………………………

Додаток А. Інтерфейс системи MATHCAD ………………………
^ Загальна характеристика циклу лабораторних робіт
Цикл лабораторных работ посвящен изучению моделей и методов, используемых в процедурах схемотехнического анализа и оптимизации электронных схем.

В лабораторных работах исследуются:

- математические модели биполярного транзистора по постоянному и переменному току;

- методы составления и решения математических моделей линейных электронных схем;

- методы составления и решения математических моделей нелинейных резистивных схем;

- методы составления и решения математических моделей линейных динамических схем;

- методы составления целевых функций и оптимизации электронных схем.

Лабораторні роботи виконуються з використанням системи математичного моделювання MATHCAD, опис основних функцій якої приведений у Додатку А.


^

1. ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА




Лабораторная работа № 1 Моделирование биполярного транзистора по постоянному току



Мета роботи –изучение математической модели Эберса-Молла биполярного транзистора.
^ Теоретичні відомості
Для описания биполярного транзистора по постоянному току широко используется инжекционная модель Эберса-Молла [1]. Ее упрощенный вариант для n-p-n транзистора представлен на рис.1.1 Направления токов и полярность напряжения, указанные на рисунке, соответствуют нормальному включению транзистора, когда переход база-эмиттер открыт, а переход база-коллектор закрыт. Диод VD1 моделирует переход база-эмиттер. Источник тока , учитывает прохождение части тока этого перехода в область коллектора, здесь - коэффициент передачи по току транзистора с общей базой (ОБ) при нормальном включении. В свою очередь диод VD2 моделирует переход база-коллектор, а источник - прохождение части тока этого перехода в область эмиттера. - коэффициент передачи по току транзистора с ОБ при инверсном включении, т.е. при обратной по сравнению с рис.1.1. полярностью напряжений.



Рисунок 1.1 Модель Эберса-Молла транзистора
Токи перехода моделируются экспоненциальными зависимостями:

(1.1)

где ,- токи насыщения эмиттерного и коллекторного переходов, - тепловой потенциал.

Связь между токами и напряжениями на электродах транзистора определяются соотношениями:

(1.2)

При составлении модели транзистора с p-n-p проводимостью в схеме на рис. 1.1 достаточно изменить полярность включения диодов и источников тока.

С помощью соотношений (1.1), (1.2) могут быть составлены зависимости для вольтамперных характеристик (ВАХ) транзистора для любой схемы его включения и в любой системе параметров.

При включении транзистора с ОБ, как указано на рис.1.1, его токи рассчитываются через токи переходов (1.1) следующим образом:

(1.3)

Данные соотношения моделируют входную и выходную вольтамперные характеристики, соответствующие системе статических Y-параметров транзистора с ОБ.

При включении транзисторов с общим эмиттером (ОЭ) в соответствии с (1.2) имеет место:



Отсюда с учетом (1.3) следуют соотношения для входной и выходной вольтамперных характеристик транзистора с ОЭ в системе статических Y-параметров:

(1.4)

Для транзистора с общим коллектором (ОК):



Отсюда с учетом (1.3) следуют соотношения для входной и выходной вольтамперных характеристик в виде статических Y-параметров транзистора с ОК:

(1.5)

Типичные значения напряжения составляют единицы вольт, - доли вольта; типичные значения тока - единицы миллиампер, - десятые и сотые доли миллиампера.

Для типичных значений , составляющих единицы вольт, вторыми слагаемыми в (1.3) можно пренебречь и получить зависимость для коэффициента передачи по току в схеме с ОБ:

. (1.6)

Аналогично из (1.4) вытекает соотношение

(1.7)

для коэффициента передачи по току транзистора с ОЭ.

Вольтамперные характеристики (1.3) – (1.5) графически представляются в виде семейства кривых, описывающих входной ток от входного напряжения при постоянном выходном напряжении или выходной ток от выходного напряжения при постоянном входном напряжении.

Для транзистора с ОБ:

(1.8)

Для транзистора с ОЭ:

(1.9)

Для транзистора с ОК:

(1.10)

По вольтамперным характеристикам (1.3) – (1.5) могут быть определены динамические y-параметры транзистора, используемые при расчетах схем в режиме малого сигнала. Например, для транзистора с ОЭ из (1.4) следует:

(1.11)

где - входная проводимость, - проводимость прямой передачи, - проводимость обратной передачи, - выходная проводимость.
Лабораторне завдання
Задание предусматривает моделирование вольтамперных характеристик и динамических параметров биполярного транзистора Варианты заданий приведены в таблице 1.1. Выбор варианта задания осуществляется по 4-м последним цифрам номера студенческого билета. Например, для восьмизначного номера (n=8) вариант определяется по 8-й, 7-й, 6-й и 5-й цифрами. Данные берутся на пересечении столбца, соответствующего порядковому номеру цифры, и строки, соответствующей значению цифры.
Таблица 1.1

Цифры

номера

Последние четыре цифры номера студенческого билета




(n-3)-я

(n-2)-я

(n-1)-я

n-я




α





Включение

0

0.95

10-14

10-8

ОБ

1

0.96

10-13

10-9

ОЭ

2

0.97

10-12

10-10

ОК

3

0.94

10-11

10-11

ОБ

4

0.98

10-10

10-10

ОЭ

5

0.95

10-11

10-9

ОК

6

0.96

10-12

10-8

ОБ

7

0.97

10-13

10-9

ОЭ

8

0.94

10-14

10-10

ОК

9

0.96

10-13

10-11

ОБ


Дополнительные данные: В, .

В работе необходимо:

  1. По соотношениям (1.3) – (1.5), (1.8) – (1.10) составить программы для построения вольтамперных характеристик транзистора в графической форме. Напряжение изменять в пределах от 0 до 1В, напряжения , - в пределах от 0 до 10 В. Семейства входных и выходных характеристик должны содержать по три кривые, построенные для значений В и значений или , равных 0, 5, 10 В.

  2. По соотношениям (1.6), (1.7) определить коэффициенты передачи по току при включении транзистора с ОБ и ОЭ.

  3. По соотношениям, аналогичным (1.11), определить динамические параметры для заданной схемы включения транзистора при двух вариантах напряжений.. Для схемы с ОЭ при В, В и В, В. Для схемы с ОБ при В, В и В, В. Для схемы с ОК при В, В и В, В.

При составлении программ целесообразно вначале определить функции тока от напряжений. Например, функцию для iк записать по соотношению (1.3) в виде . Аналогично задать функции для производных. Например, на основании (1.11) записать

,

воспользовавшись символом дифференцирования на панели инструментов Сalculus.
Содержание отчета


  1. Краткие теоретические сведения, расчетные формулы, эквивалентные схемы.

  2. Графики семейства входных и выходных характеристик транзистора.

  3. Значения коэффициентов передачи по току α, β.

  4. Значения динамических параметров транзистора.

  5. Выводы по проделанной работе.


Контрольные вопросы


  1. Нарисуйте модель Эберса-Молла для n-p-n транзистора. Объясните назначение элементов.

  2. Нарисуйте модель Эберса-Молла для p-n-p транзистора. Объясните назначение элементов.

  3. Запишите зависимость для токов переходов.

  4. Составьте зависимости и для транзистора с ОБ.

  5. Составьте зависимости и для транзистора с ОЭ.

  6. Составьте зависимости и для транзистора с общим коллектором.

  7. Что такое нормальный и инверсный режим работы транзистора?

  8. Как определяется коэффициент передачи по току транзистора с ОБ?

  9. Как определяется коэффициент передачи по току транзистора с ОЭ?

  10. Связь между коэффициентами передачи по току транзистора с ОБ и ОЭ.

  11. Как определяются динамические параметры транзистора?


  1   2   3   4   5   6

Похожие:

1. Исследование математических моделей биполярного транзистора iconПрограмма междисциплинарного экзамена на 2012 г по направлению 210100...
ОЭ. Ключевой режим работы биполярного транзистора. Принцип действия и характеристики полевого транзистора с управляющим р-п-переходом....
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора iconУстройство биполярного транзистора. Распределение примесей. Схемы...
Вольт-амперные характеристики транзистора для схемы c общей базой. Укажите на них участки, соответствующие различными режимам работы....
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора iconГраф научных интересов
Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора iconВопросы к экзамену по курсу “электрооборудование промышленности”
Устройство, принцип работы и вольтамперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора icon1. Усилительные свойства транзистора
Усилительные свойства транзистора рассмотрим на примере схемы включения транзистора с общей базой, рис. 1
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора icon«Исследование информационных моделей» в старшей школе
В новом образовательном стандарте на третьей ступени общего образования, т е в старшей школе (10 – 11 классы), предусмотрено изучение...
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора iconСветлов Н. М., Светлова Г. Н. Построение и решение оптимизационных...
Методические указания предназначены для студентов экономического факультета, изучающих вопросы построения и решения математических...
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора iconКалендарно-тематическое планирование учебного материала курса «Информатика и икт» 11 класс
...
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора iconЛитература транзисторы Фотография некоторых типов дискретных транзисторов...
Межэлектродная проводимость и varistor — переменное сопротивление  — электронный прибор из полупроводникового материала, обычно с...
1. Исследование математических моделей биполярного транзистора icon«Моделирование как метод познания. Классификация моделей. Исследование информационных моделей»
В своей деятельности человек часто использует модели, т е создает образ того объекта, явления или процесса, с которым ему предстоит...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
www.pochit.ru
Главная страница