Авторы:

ПОГОРЕЛОВ ВЛАДИМИР ПАВЛОВИЧ

Заявитель:

ПРЕДПРИЯТИЕ П/Я М-5973

Устройство для моделирования транзистора

Номер патента: 708366
Дата публикации: 05.01.1980
Номер заявки: 2511328


708366

7
ки, что полностью соответствует виду статических коллекторных характеристик
транзистора. Соответственно, при плавном уменьшении управляющего напряжения
точка перегиба характеристики перемещается вверх. В результате функциональный
преобразователь 3 воспроизводит семейство характеристик, изображенных на фиг.
4.
Функциональный преобразователь 4 реализует нелинейную
функциональную зависимость напряжения на эмиттер-ном переходе и9 в функции тока
эмиттера 1 з .
иэ ~ иэ (1Э),    (8)
изображенную на фиг. 5. Эта зависимость представляет собой вольтампер-ную
характеристику диода, которая в данном случае аппроксимирована двумя отрезками
прямой, пересекающимися в точке В , соответствующей некоторой начальной ЭДС Е0
.
На вход преобразователя 4 подаются два напряжения: от источника 1 напряжение 0^
1 пропорциональное току базы , и с выхода инвертора 5 напряжение и5 ,
пропорциональное току коллектора л.к.В результате суммирования 1л и
вырабатывается сигнал
+    пропорциональный току эмит
тера в соответствии с выражением (3)
= 1<Г    + ~К •
Функциональный преобразователь 4 осуществляет функциональное преобразование
и4 = и4 (О, + и5) ,    (9)
график которого приведен на фиг. 6, соответствующее преобразованию
-и9= -С9 Ц5 +1к).    (10) .
Таким образом, на выходе функционального преобразователя 4 вырабатывается
напряжение 04 , пропорциональное отрицательному напряжению эмиттера ( - иэ )
   .
Функциональный.преобразователь. 4 работает следующим образом. Если сумма
напряжений ( 0^+ У5 ) положительна и увеличивается от нуля, то изображающая
точка (см. фиг. 6) движется вниз от начала координат к точке В по начальному
участку характеристики. На этом участке диод 18 заперт положительным
потенциалом-!-!;оП . Коэффициент усиления усилителя 8 определяется отношением
сопротивлений резисторов 14 и 11
Это соответствует тому, что с возрастанием эмиттерного тока л.-в напряжение на
диоде увеличивается до величины Е0 .(см. фиг. 5) .
Как только сумма напряжений (Ц+и^) достигнет значения, соответствующего точке
перегиба В, изображающая точка переходит на второй участок - диод 18 отпирается
и в работу включается диодный элемент, 8
выполненный на основе делителя напряжения 16 и диода 18, подключенного к
суммирующей точке усилителя 8 через резистор 20. Диодный элемент настроен на
некоторое значение напряжения отпирания 04 диода 18, пропорциональное значению
Е0 . При увеличении положительного по знаку напряжения (    + и5 ) больше значе
ния, соответствующего тояке перегиба В, изображающая точка движется вправо по
второму участку характеристики. Этот участок имеет меньший наклон к оси
абсцисс, так как коэффициент усиления усилителя 8 при работе диодного элемента
значительно меньше и приблизительно равен
Такой режим соответствует проводящему состоянию эмиттерного р-п перехода, при
котором большим изменениям тока 1д 'соответствуют небольшие изменения
напряжения и-з (Фиг. 5) .
При уменьшении суммы напряжений (    + 05    ) изображающая точка дви
жется влево по второму участку до точки перегиба, где диод 18 закрывается, а
затем вверх по первому участку до начала коодинат.
Если сумма напряжений ( 11^ +    )
отрицательна и возрастает от нуля (по модулю), то изображающая точка движется
(см. фиг. 6)^ вверх и влево от начала координат по начальному .участку
характеристики. На выходе усилителя 8 напряжение резко возрастает и
положительно по знаку, поэтому диод 18 будет заперт. Коэффициент усиления
усилителя- 8 велик; и определяется выражением (11). Этот режим соответствует
запертому состоянию эмиттерного р-п перехода, при котором небольшим токам
утечки 1.э , соответствуют большие значения обратного напряжения 09 (см. фиг.
5).
Особый случай представляет режим работы модели транзистора при отрицательных
значениях напряжения источника О^/Что соответствует отрицательным значениям
напряжения 1)дК. В реальном транзисторе, если напряжение идкимеет обратную
полярность, то оно оказывается приложенным к эмиттерному р-п переходу. Это
соответствует тому, что коллекторный р-п переход смещается в прямом
направлении, а эмиттерный - в обратном .
В устройстве при отрицательном и ч сумма напряжений (и<2+и4), подаваемая на
вход функционального преобразователя 3 становится отрицательной по знаку. С
увеличением ее по абсолютной величине изображающая точка движется (см. фиг. 4)
влево и вверх от начала координат по начальному участку характеристики.


9

708366

10

На выходе усилителя 7 напряжение 1Ц резко возрастает и положительно по знаку,
поэтому диод 17 заперт и диодный элемент 15-17-19 выключен из работы. Этот
режим соответствует резкому увеличению обратного коллекторного тока, т.е.
прямому смещению коллекторного р-п перехода, Быстро увеличивающееся напряжение
инвертируется инвертором 5 и с отрицательной полярностью подается на
вход функционального преобразователя 4. Ввиду того, что 1)    сумма (0^ + )
становится отрицательной. Так как положительное напряжение    на вы
ходе преобразователя 4, пропорциональное обратному напряжению эмиттера ( — и з
) , возрастает со скоростью, на порядок выше, чем скорость нарастания
отрицательного напряжения 1)а, пропорционального приложенному напряжению между
эмиттером и коллектором    и они имеют проти
воположную полярность, то сумма их (    + Уд. ) будет невелика, хотя и от
рицательна по знаку, причем по абсолютной величине Уд    Это бу
дет соответствовать тому, что боль- ■ ш&я часть приложенного отрицательного на
пряжения Удц будет восприниматься эмиттерным р-п переходом, т.е. УдЬ>.Ук, что
полностью соответствует физическому смыслу явлений в обратно смещенной р-п-р
структуре транзистора .
Под коэффициентом усиления по току транзистора в схеме ОЭ понимают величину
сНк    &1К
^ ^сГ иэк-соп?Л. й1<5
Его физический смысл :заключается в том, что он характеризует насколько (    )
сдвинется (см. фиг. 3)
вдоль оси токов л.^ активный участок вольтамперной характеристики транзистора
при изменении тока базы на некоторую величину    .
Изменение коэффициента усиления .по току в устройстве осуществляется изменением
положения движка делителя напряжения 15 в функциональном преобразователе 3. Чем
больше желаемое значение коэффициента |Ъ , тем ближе должен быть
установлен движок делителя 15 к входу по опорному напряжению делителя. При
работе устройства это будет соответствовать более резкому изменению
потенциала отпирания диода 17 при изменении управляющего напряжения , что -в
свою очередь приведет к сдвигу на большую величину активного
участка статической коллекторной характеристики вдоль оси ординат при
изменении тока базы транзистора.
Разделительный элемент 6 односто“ ронней проводимости осуществляет запрет
подачи отрицательного управляющего напряжения на вход по опорному напряжению
делителя 15.
Благодаря введению новых элементов и связей между ними повысилась точность
моделирования.
Формула изобретения
Устройство для моделирования транзистора, содержащее источники напряжения,
выход одного из которых подключен к первому входу первого функционального
преобразователя, и инвертор, отличаюсцеес я тем, что, с целью повышения
точности моделирования, в устройство введены разделительный элемент
односторонней проводимости и второй функциональный преобразователь, выход
которого подключен ко второму входу’первого функционального преобразователя,
выход которого через инвертор соединен с первым входом второго функционального
преобразователя, второй вход которого подключен к выходу другого источника
напряжения, выход которого через разделительный!: элемент односторонней
проводимости соединен со входом по опорному напряжению первого функционального
преобразователя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.    Авторское свидетельство СССР № 270353, кл. С 06 в 7/48, 1970.
2.    Авторское свидетельство СССР
№ 485470, кл. в 06 в 7/48, 1975 (прототип) .