1

Mateusz Macięga

Informatyka, grupa 11

WYZNACZANIE PARAMETRÓW
TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

Naszym zadaniem jest wyznaczyć parametry tranzystora bipolarnego dla trzech układów pracy

(wspólny emiter, wspólny kolektor, wspólna baza).
Podstawowe parametry tranzystora bipolarnego to:

•

rezystancja wejściowa,

•

rezystancja wyjściowa,

•

wzmocnienie napięciowe,

•

wzmocnienie prądowe.

1.

Tranzystor w układzie pracy wspólny emiter

Układ ze wspólnym emiterem jest najczęściej wykorzystywanym typem wzmacniaczy, szczególnie
w zakresie niskich częstotliwości.

Schemat tranzystora ze wspólnym emiterem:

Jak widać na powyższym schemacie wzmacniane napięcie sygnału wejściowego podawane jest
pomiędzy bazę a emiter tranzystora, natomiast sygnał po wzmocnieniu odbierany jest spomiędzy
kolektora a emitera.

Źródło napięcia V1 ustawiamy tak, aby na wyjściu napięcie było równe 6V=12V/2.
Ustawienia dla źródła V1 (VSIN):

•

VOFF: 0,691157V,

•

VAMPL: 0,018V (amplituda),

•

FREQ: 1kHZ (częstotliwość).

Ustawienia dla źródła V5 (VSRC):

•

DC: 12V (napięcie stałe).

Do wyznaczenia parametrów tranzystora w tym układzie należy zmierzyć cztery wartości: DU

wy

,

DU

we

, DI

b

, DI

c

. W tym celu uruchamiam symulację przejściową w czasie od 0ms do 10ms z krokiem

10 Fm. Umiejętnie przesuwając marker prądu i napięcia odczytuję z symulacji wartości osobno:

DU

we

= 35,994 mV,

DU

wy

= 7,8 V,

DI

b

= 44,845 FA,

DI

c

= 7,8 mA.

2

Pomiar DU

we

:

Pomiar DU

wy

:

Pomiar DI

b

:

Pomiar DI

c

:

Wyznaczam parametry:

o

Wzmocnienie napięciowe

V

V

mV

V

7

,

216

~

994

,

35

8

,

7

U

U

K

we

wy

u

=

=

=

o

Wzmocnienie prądowe

A

A

A

mA

93

,

173

~

845

,

44

8

,

7

I

I

I

I

K

b

c

we

wy

I

=

=

=

=

µ

o

Rezystancja wejściowa

Ω

=

=

=

63

,

802

~

845

,

44

994

,

35

I

U

R

we

we

we

A

mV

µ

o

Rezystancja wyjściowa

Ω

=

=

=

k

mA

V

1

8

,

7

8

,

7

I

U

R

wy

wy

wy

3

Wykres przesunięcia fazowego:

Dla małych częstotliwości przesunięcie fazowe oscyluje w wartościach bliskich zeru, wraz ze
wzrostem częstotliwości przesunięcie fazowe zbliża się do wartości 180° i utrzymuje się na stałym
poziomie.

2.

Tranzystor w układzie pracy wspólna baza

Układ ten jest wykorzystywany tam, gdzie zachodzi potrzeba dopasowania do źródeł sygnału o
małej impedancji wyjściowej.

Schemat tranzystora ze wspólną bazą:

W tym układzie napięcie sygnału wejściowego podawane jest pomiędzy bazę a emiter tranzystora,
natomiast sygnał wyjściowy odbierany jest spomiędzy bazy i kolektora.
Do bazy podczepione jest uziemienie.

Aby zaobserowować wzmocnienie musiałem obrócić bieguny źródła napięcia wejściowego V1 (plus
podpiołem do masy, a minus do emitera).

Tak samo jak dla układu WE napięcie dla źródła V1 ustawiamy tak, aby na wyjściu tranzystora
napięcie było równe 6V.

Ustawienia dla źródła V1 (VSIN):

•

VOFF: 0,

69093V,

•

VAMPL: 0,018V (amplituda),

•

FREQ: 1kHZ (częstotliwość).

Ustawienia dla źródła V5 (VSRC):

•

DC: 12V (napięcie stałe).

Odczytuję wartości z wykresu symulacji przejściowej w czasie (ustawienia analizy takie same jak w
układzie WE):

DU

we

, DU

wy

, DI

c

, DI

e

.

DU

we

= 35,986 mV,

DU

wy

= 7,813 V,

DI

c

= 7,813 mA,

DI

e

= 7,8578 mA.

4

Pomiar DU

we

:

Pomiar DU

wy

:

Pomiar DI

e

:

Pomiar DI

c

:

Wyznaczam parametry:

o

Wzmocnienie napięciowe

V

V

mV

V

93

,

173

~

986

,

35

813

,

7

U

U

K

we

wy

u

=

=

=

o

Wzmocnienie prądowe

A

A

mA

mA

e

1

~

8578

,

7

813

,

7

I

I

I

I

K

c

we

wy

I

=

=

=

=

o

Rezystancja wejściowa

Ω

=

=

=

58

,

4

~

8578

,

7

986

,

35

I

U

R

we

we

we

mA

mV

o

Rezystancja wyjściowa

Ω

=

=

=

k

mA

V

1

813

,

7

813

,

7

I

U

R

wy

wy

wy

5

Wykres przesunięcia fazowego:

Dla małych częstotliwości przesunięcie w fazie wynosi 180°. Im większa częstotliwość tym coraz
mniejsze przesunięcie fazowe – zmierza do wartości 0° i utrzymuje się na tym poziomie.

3.

Tranzystor w układzie pracy wspólny kolektor

Inna nazwa tego układu to wtórnik emiterowy.

Schemat układu WK:

W układzie WK napięcie sygnału wejściowego podawane jest pomiędzy pomiędzy bazę a kolektor
tranzystora, natomiast sygnał po wzmocnieniu odbierany jest spomiędzy kolektora a emitera.
Rezystor podłączam do emitera.

Ustawienia dla źródła V1 (VSIN) pozostają takie same jak w powyższych układach. Zmieniam
jedynie wartość amplitudy (VAMPL) na 6,7 V, dzięki czemu na wyjściu tranzystora otrzymuję
napięcie ~6 V. Na tranzystorze znajduje się napięcie 0,7 V – odpowiednie dla poprawnej pracy
tranzystora.


Ustawienia dla źródła V1 (VSIN):

•

VOFF: 0,

69093V,

•

VAMPL: 6,7V (amplituda),

•

FREQ: 1kHZ (częstotliwość).

Ustawienia dla źródła V5 (VSRC):

•

DC: 12V (napięcie stałe).

Uruchamiam symulację i wyznaczam wartości: DU

we

, DU

wy

, DI

b

, DI

e

.

DU

we

= 35,964 mV,

DU

wy

= 35,823 mV,

DI

b

= 211,487 nA,

DI

e

= 37,267 FA.

6

Pomiar DU

we

:

Pomiar DU

wy

:

Pomiar DI

b

:

Pomiar DI

e

:

Wyznaczam parametry:

o

Wzmocnienie napięciowe

V

V

mV

mV

1

~

964

,

35

823

,

35

U

U

K

we

wy

u

=

=

=

o

Wzmocnienie prądowe

A

A

nA

A

b

21

,

176

~

487

,

211

267

,

37

I

I

I

I

K

e

we

wy

I

=

=

=

=

µ

o

Rezystancja wejściowa

Ω

=

=

=

170

~

487

,

211

964

,

35

I

U

R

we

we

we

nA

mV

o

Rezystancja wyjściowa

Ω

=

=

=

25

,

961

~

267

,

37

823

,

35

I

U

R

wy

wy

wy

A

mV

µ

7

Wykres przesunięcia fazowego:

Dla małych częstotliwości przesunięcie fazowe wynosi 180°. Dla coraz większych częstotliwości
przesunięcie fazowe zmierza do wartości 0° i zatrzymuje się na tym poziomie dla dowolnie dużych
częstotliwości.

4.

Zestawienie podsumowujące

WE

WB

WK

K

u

V

V

216,7

V

V

173,93

~

V

V

1

K

I

A

A

173,93

~

A

A

1

A

A

176,21

R

we

Ω

802,63

Ω

4,58

Ω

170

R

wy

Ω

000

1

Ω

000

1

Ω

961,25

Φ

°

180

°

0

°

0

W tabeli znajduje się zestawienie parametrów dla trzech układów pracy tranzystora.
Na podstawie powyższej tabeli można wyciagnąć nastepujące wnioski.

Wnioski:

•

Tranzystor bipolarny ze wspólnym emiterem wzmacnia napięciowo i prądowo (średnie
wzmocnienie) oraz posiada średnią rezystancję – ok. 1kN. Występuje przesuniecie fazowe o
180°.

•

Układ ze wspólną bazą wzmacnia znacznie napięciowo, nie wzmacnia prądowo.
Charakteryzuje się niską rezystancją wejściową. Wartość rezystancji wyjściowej jest
podobna do dwóch pozostałych układów (~1kN). Układ nie odwraca fazy.

•

Układ ze wspólnym kolektorem posiada duże wspocnienie prądowe, nie wzmacnia
napięciowo. Impedancja wejściowa wzmacniacza w tym układzie jest wysoka, a wyjściowa O
niska. Układ ten podobnie jak WB nie odwraca fazy.