Исследование ключевых схем на биполярных транзисторах

I_К = (7-0.4)/430 = 0.015A = 15мА
На практике из соображений надежности элементы всегда необходимо выбирать с запасом. Возьмем коэффициент 1.5
Таким образом, нужен транзистор с допустимым током коллектора не менее 1.5*0.015=0.0225А и максимальным напряжением коллектор-эмиттер не менее 1.5*7=10,5В.
По заданным параметрам подходит транзистор PMBT3904 (Ikмакс=0.2А Uкэ=40В)
Найдем параметры эквивалентной схемы ключа:




R_Б = h_11э
1.1 Построение семейства статических входных и выходных характеристик транзистора PMBT3904, соответствующих схеме с ОЭ.

Снятие семейства входных характеристик транзистора PMBT3904, соответствующих схеме с ОЭ I_б = f(U_бэ) при U_кэ = 0 В и U_кэ = 7В.

Для этого собрали схему рис.2 для измерения параметров транзистора.

Рис. 2. Снятие семейства входных характеристик транзистора PMBT3904

Полученные значения I_Б и U_БЭ сведем в таблицу 1. По ним построим семейство статических входных характеристик транзистора.

Таблица 1.

Семейство статических входных характеристик транзистора PMBT3904 соответствующих схеме с ОЭ I_б = f(U_бэ) при U_кэ = 0 В и U_кэ = 7 В.

UКЭ=0В		UКЭ=7В
IБ, мкА	UБЭ, мВ	IБ, мкА	UБЭ, мВ
25	503	25	716
50	523	50	735
75	534	75	746
100	542	100	9.881
125	549	125	697
150	554	150	702
175	558	175	706
200	562	200	710
250	568	250	716
300	574	300	721
350	578	350	725
400	582	400	729
450	585	450	732
500	588	500	735

По соответствующим данным построим график I_б = f(U_бэ) входных характеристик транзистора (Рис.3 ).

Снятие семейства выходных характеристик транзистора, соответствующих схеме с ОЭ I_к = f(U_кэ) при I_б = const.
Для снятия и постройки семейства статических выходных характеристик транзистора PMBT3904, соответствующих схеме с ОЭ используем характериограф-IV в программной среде Мультисим (рис.4).

На характериографе следует получить не менее 5 ветьвей выходных характеристик. Для этого в окошке «параметры моделирования» для базового тока I_{_b} параметр «приращение» =5. Напряжение U_КЭ меняем от 0 до 20 В. Приращение= 50 мВ.

Используя характериограф-IV заполним таблицу 2. При этом, значения тока I_{_b} ставим то значение которое выдает характериограф.
Таблица 2.
Семейство статических выходных характеристик транзистора PMBT3904 соответствующих схеме с ОЭ I_к = f(U_кэ) при I_б = const

UКЭ, В

IК при IБ=0 мкА

IК при IБ=90 мкА

IК при IБ=180 мкА

IК при IБ=270 мкА

IК при IБ=360 мкА

IК при IБ=450 мкА

По соответствующим данным построим график I_к = f(U_кэ) выходных характеристик транзистора (Рис. 4).

Рис.5. График I_к = f(U_кэ) выходных характеристик транзистора PMBT3904
На семействе выходных характеристик БТ проводим нагрузочную прямую, описываемую уравнением , через две точки, лежащие на осях координат: точку с координатами , на оси напряжений и точку с координатами , на оси токов. Найдем точки пересечения нагрузочной прямой с кривыми , которые определяют токи базы и выходные напряжения ключа ( ), где N – количество таких точек.

Таблица 3. Значения выходного напряжения

UКЭi, В	UКЭ0	UКЭ1	UКЭ2	UКЭ3	UКЭ4	UКЭ5
Uвыхi=UКЭi, В	4	1	0.25	0.2	0.14	0.1

Определим R_Б
R_Б = h_11э
Для этого используем рис. 5 точку 2 (середина нагрузочной линии) при котором I_Б2=180 мкА
Определим h_11э по входной характеристике:
Рис.8. Определение U_бэi
Тогда соответствующие входные напряжения вычисляются согласно выражению:
.
Таблица 4. Результаты расчета входного напряжения

UБЭi, В	UБЭ0	UБЭ1	UБЭ2	UБЭ3	UБЭ4	UБЭ5
	0,620	0,680	0,715	0,726	0,734	0,742
Uвхi, В	Uвх0	Uвх1	Uвх2	Uвх3	Uвх4	Uвх5
	0	2,492	4,312	6,122	7,936	9,74

Полученные пары значений и позволяют построить передаточную характеристику ключа. Высокий выходной уровень соответствует работе БТ в режиме отсечки (точка «0» рис. 6):

.
Низкий выходной уровень соответствует работе в режиме насыщения (точка «5» рис. 6)
.
Построим передаточную характеристику: