BJT_EXP.mws

Не линейная модель биполярного транзистора

      В ручную  трудно получить решение нелинейной задачи даже в тех случаях, когда это решение существует. MSpice, если решение существует, обязательно покажет его вам через некоторое время. И вы сможете насладиться зрелищем узорного переплетения математических функций. Некоторые задачи порождают такие затейливые и длинные узоры, что можно изготавливать оригинальные обои для стен, на которых не будет ни одного повторяющегося фрагмента.
      Построим семейство вольтамперных характеристик для схемы (рис. 1), используя экспоненциальную модель биполярного транзистора (рис. 2). Маловероятно, что кто либо видел более короткое и красивое аналитическое решение этой задачи.
      Разумеется, более сложные задачи решаются численно. Однако если вы получили правильную систему уравнения нелинейной цепи в Maple, то получение численных решений средствами САПР не вызывает проблем и можно считать, что задача в основном решена. От вас требуется только нарисовать такую схему без ошибок, что гораздо проще, чем все ниже следующее.
 

Рис. 1. Схема BJT усилителя

[Maple Bitmap]

>    restart:with(MSpice):
Приборы:=[[BJT,EXP,2]]:  ESolve(Q,`EXP.CKT`);

[Maple Plot]

`Cистема Кирхгофа`

-Is*exp(V2/Vt-1)+Is/ar*exp((V2-VB)/Vt-1)+Is/af*exp(V2/Vt-1)-Is*exp((V2-VB)/Vt-1)+I1 = 0

{V2}

MSpice v9.03:   http://pspicelib.narod.ru

Заданы источники: [I1, Is, VB, Vt]

Заданы узлы: {V1}

Получены решения:

V_NET:=[V2]:

J_NET:=[J1, JVB]:

Ток коллектора транзистора

>    Jк[VT1]:=simplify(JVB,'size');

`Jк`[VT1] := -I1-Is/af*exp((ln(I1*ar*af/Is/(ar*(af-1)*exp(1/Vt*VB)+af*(-1+ar)))*Vt+VB)/Vt)+I1*ar*af/(ar*(af-1)*exp(1/Vt*VB)+af*(-1+ar))

Ввод цифровых данных схемы.

>    Values(AC,RLCVI,[VB,I1]): Digits:=5:

Номиналы компонентов:   

Vt:=k*Tkelvin/e:

Is:=1e-8:

ar:=0.7:  [0.7]

af:=0.99:  [0.99]

e:=.1602176462e-18:

k:=.1380650277e-22:

Tkelvin:=300:  [300]

Ток коллектора транзистора

>    Jк[VT1]:=simplify(Jк[VT1],'size');

`Jк`[VT1] := -I1-.10101e-7*exp(.99999*ln(.69300e8*I1/(-.7e-2*exp(38.680*VB)-.297))+38.680*VB)+.693*I1/(-.7e-2*exp(38.680*VB)-.297)

Построим семейство выходных характеристик биполярного транзисора..

>    [eval(%,I1=1e-3),eval(%,I1=2e-3),eval(%,I1=3e-3)]:
ploth(%,VB=-1..5,"3) Выходные характеристики тразистора del[`Iб=1m`,`Iб=2m`,`Iб=3m`] ");

[Maple Plot]

Hosted by uCoz