Материал: лр_2222

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Элементная база электроники»

Тема: Изучение работы источников тока различной топологии

Санкт-Петербург

2022

Цель работы.

Изучение работы источников тока различной топологии:

1. Базовая схема источника тока на одном транзисторе;

2. Каскодный источник тока, обладающий повышенной устойчивостью к изменениям напряжения на нагрузке;

3. Классическое токовое зеркало;

4. Токовое зеркало Уилсона.

Основные теоретические положения.

Источники тока могут использоваться:

1. для задания рабочей точки транзисторных каскадов;

2. незаменимы в качестве активной нагрузки для усилительных каскадов с большим коэффициентом усиления;

3. в качестве источников питания эмиттеров для дифференциальных усилителей;

4. необходимы для работы таких устройств как интеграторы и генераторы пилообразного напряжения.

1. Базовая схема источника тока на одном транзисторе (Транзисторный источник тока).

Напряжение на базе можно получить при помощи резистивного делителя (сопротивление делителя должно быть значительно меньше сопротивления схемы со стороны базы по постоянному току ).

Принцип работы:

Источник тока передает в нагрузку постоянный ток только до определенного конечного напряжения на нагрузке.

Рабочий диапазон – диапазон выходного напряжения, в котором источник тока ведет себя стабильно.

Рабочий диапазон определяется тем, что транзистор должен находится в активном режиме работы.

Недостатки транзисторного источника тока:

1. . Из-за таких изменений ИТ работает хуже и выходной ток зависит от напряжения.

2. 

2. Каскодный ит, обладающий повышенной устойчивостью к изменениям напряжения на нагрузке.

Источник тока на транзисторе Q1 работает, как и прежде, но напряжение на его коллекторе фиксируется с помощью эмиттера Q2. Ток, текущий в нагрузку, такой же, как и прежде, так как коллекторный (для Q2) и эмиттерный токи приблизительно равны между собой (из-за большого значения коэффициента β). В этой схеме напряжение Uкэ (для Q1) не зависит от напряжения на нагрузке, а это значит, что устранены изменения напряжения Uбэ, обусловленные эффектом Эрли и температурой.

Эффект Эрли - зависимость толщины базы от Uк.

3. Классическое токовое зеркало

Работа токового зеркала «программируется» путем задания коллекторного тока транзистора Q1. Транзистор Q2, согласованный с транзистором Q1, передает в нагрузку такой же ток, что задан для Q1.

Достоинство - диапазон устойчивости по напряжению равен Uпит за вычетом нескольких десятых долей вольта.

Токовые зеркала можно использовать в тех случаях, когда в транзисторной схеме необходим источник тока. Их широко используют при проектировании интегральных схем, когда:

1) под рукой есть много согласованных транзисторов и

2) разработчик хочет создать схему, которая бы работала в широком диапазоне питающих напряжений.

Недостатки – выходной ток изменяется при изменении выходного напряжения, т.е.

4. Токовое зеркало Уилсона.

Транзисторы Q1 и Q2 включены как в обычном токовом зеркале. Благодаря транзистору Q3 потенциал коллектора транзистора Q1 фиксирован и на удвоенную величину падения напряжения на PN-переходе больше, чем напряжение земли (подавление эффекта Эрли в транзисторе Q1, коллектор которого теперь служит для задания режима работы схемы).

Преимущество – повышение стабильности по сравнению с обычным токовым зеркалом.

Обработка результатов эксперимента.

1) Базовая схема источника тока на одном транзисторе:

Рисунок №1.1 Dynamic DC. Базовая схема источника тока на одном транзисторе

Транзистор: 2N3904

Расчет номиналов резисторов:

Пусть

Рисунок №1.2 NI ELVIS. Базовая схема источника тока на одном транзисторе

Практика (NI ELVIS):

Теория (MicroCap):

Практика (NI ELVIS):

Таблица 1 – Зависимость тока нагрузки (коллектора) от ее сопротивления

Теория (MicroCap):

Таблица 1.2 – Зависимость тока нагрузки (коллектора) от ее сопротивления

Рисунок №1.3 График зависимости тока коллектора от сопротивления нагрузки (практика)

Рисунок №1.4 Dynamic DC. Базовая схема источника тока на одном транзисторе