OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

9.9. На рис. 3.7 показана схема усилителя с общим эмиттером на биполярном транзисторе, использующая модель в h-параметрах. Если h-параметры не используются и для анализа выбирается встроенная модель, то на схеме должен быть показан источник питания V_cc и цепи базового смещения. Полная схема может быть, например, такой, как на рис. 9.34. Используйте встроенную модель для биполярных транзисторов (BJT), установив h_FF=50 (BF=50) и создав входной файл для определения коэффициента усиления по напряжению для низких частот. Анализ проведите на частоте 5 кГц. Сравните результаты с полученными при использовании модели в h-параметрах. Какой из методов предпочтителен для задач этого типа? Почему?

Рис. 9.34.

10. Биполярные транзисторы и их модели

Биполярные транзисторы

Эта глава знакомит читателя с использованием библиотечной модели биполярного транзистора (BJT), которая сравнивается с использованными ранее моделями в h-параметрах или с другими упрощенными моделями. В PSpice встроена универсальная модель для BJT, в которой используются параметры, приведенные в разделе «Q — биполярный транзистор» приложения D. Полезно рассмотреть как входную, так и выходную характеристики этой модели. Это позволит нам при необходимости использовать эту модель в различных схемах.

Выходные характеристики

Схема для получения выходных характеристик (рис. 10.1) содержит источник постоянного напряжения V_CC с варьируемым выходным напряжением и источник постоянного тока I_В с варьируемым током. Транзистор обозначен как Q₁. При использовании встроенной модели BJT обозначение прибора всегда должно начинаться с символа Q. Входной файл при этом имеет вид:

BJT Output Characteristics

VCC 4 0 10V

IB 0 1 2 5uA

RB 1 2 0.01

RC 4 3 0.01

Q1 3 2 0 BJT; the designation BJT is our choice

.MODEL BJT NPN (BF-80)

.dc VCC 0 10V 0.05V 1B 5uA 2 5uA 5uA

.PROBE

.END

Рис. 10.1. Схема для снятия выходных характеристик биполярного транзистора

Команда .MODEL показывает, что выбраны имя BJT для модели и тип NPN для транзистора. Значение по умолчанию для прямого коэффициента передачи BF (h_FE) равно 100, но оно изменено на 80 последней записью команды. Подобным образом можно изменить и другие параметры модели, иначе будут использоваться значения, задаваемые по умолчанию. Команда .dc содержит внешний цикл для вариации V_CC и внутренний цикл вариации I_В. 

Внимание: Если вы попытаетесь задать значение I_В=0 мкА, вариация по постоянному току (dc sweep) будет выполнена некорректно.

Проведите анализ и получите в Probe график I(RC). Этот график приведен на рис. 10.2. Полезно маркировать различные характеристики соответствующими значениями входного тока. Диапазон по оси Y был изменен, границы его установлены от 0 до 2,1 мА.

Рис. 10.2. Выходные характеристики биполярного транзистора

Обратите внимание, что при I_В=25 мкА и V_CC (фактически V_CE) выражается в долях вольта, а ток коллектора, показанный на графике как I(RC), равен 2,0 мА, что соответствует значению h_FE=80. 

Входные характеристики

Чтобы получить входные характеристики, можно использовать схему, показанную на рис. 10.3. Источник тока I_ВВ превращается в неидеальный при включении параллельно его выходу резистора R_s. Входной файл:

BJT Input Characteristics

IBB 0 1 100uA

Rs 1 0 1000k

RL 2 3 0.01

Q1 2 1 0 BJT

VCC 3 0 10V

.MODEL BJT NPN(BF=80)

.dc IBB 0 100uA 1uA VCC 0V 10V 2V

.PROBE

.END

Рис. 10.3. Схема для снятия входных характеристик биполярного транзистора

После проведения анализа измените разметку оси X чтобы показать и V(1), и график тока I(IBB). Вы получите график, который показывает только две кривые. Первая, расположенная ближе к началу координат, получена для V_CE=0 В, другая — для всех остальных значений V_CE (см. рис. 10.4). Если выполнить анализ, исключив нулевое значение V_CC, то первая кривая на графике исчезнет. Обратите внимание, что при использовании встроенной модели для Q напряжение V_BE будет приблизительно равно 0,8 В для типичных значений базового тока.

Рис. 10.4 Входные характеристики биполярного транзистора

Усилители с общим эмиттером