Расчетно-графическая работа по электронике «расчет усилительного каскада с оэ»

ЗАДАЧА РАБОТЫ.

Рассчитать h – параметры биполярного транзистора, его входное и выходное сопротивления, коэффициент передачи по току, пользуясь входными и выходными характеристиками транзистора. Тип транзистора задается преподавателем. Схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Провести графоаналитический расчет усилительного каскада на заданном типе транзистора, включенного по схеме с ОЭ, с одним источником питания E_К и с температурной стабилизацией рабочего режима.

Определить параметры элементов схемы усилительного каскада:

коэффициенты усиления по току (К_i), напряжению (К_u), мощности (K_p); токи и напряжения в режиме покоя I_бо, I_ко, U_бэо, U_кэо; амплитудные значения входных и выходных переменных токов и напряжений в линейном режиме работы усилителя; полезную выходную мощность каскада и его КПД; верхнюю и нижнюю граничные частоты полосы пропускания.

ВАРИАНТ 7:

Тип транзистора: МП42Б – =150 мкА

=15 В; =150 мА; =200 мВт; =50 пФ; f_гр=1 МГц

Биполярный германиевый транзистор МП42Б имеет структуру p-n-p, поэтому питание усилительного каскада с ОЭ производится от отрицательного источника постоянного напряжения.

(-)

(+)

Рисунок 1 - Полярность подачи напряжений для транзистора структуры p-n-p

1. Расчет параметров транзистора.

1. Изобразить семейство статических входных и выходных характеристик заданного транзистора, соответствующих схеме с ОЭ.

Рисунок 2 – Входные и выходные характеристики транзистора МП42Б

2. Определить h – параметры транзистора, соответствующие схеме с ОЭ, пользуясь входными и выходными характеристиками транзистора:

по входным характеристикам определить

h₁₁ = , h₁₂ = ;

по выходным характеристикам определить

h₂₁ = , h₂₂ = .

Определяем h параметры транзистора методом треугольников как показано на рис. 3. Точки для треугольника выбираем на линейных участках вольт-амперных характеристик (Например: т.ч. 1,2,3,4 - для параметров h₁₁ и h₁₂ на рис. 3.; и т.ч. 4,5,6,7 – для параметров h₂₁ и h₂₂ на рис.4).

а) б)

Рисунок 3 - Определение параметров h₁₁ и h₁₂ транзистора МП42Б

На одной из имеющихся входных характеристик (соответствующих выбранному напряжению на коллекторе – U_КЭ =5В) выбирается линейный (или максимально близкий к нему) участок и на нём две точки (точки 1 и 2 на рис. 3a). Разность напряжений базы, соответствующих этим точкам, даст

ΔU_БЭ =U_БЭ2−U_БЭ1=0,05В,

а разность соответствующих значений тока — изменение тока базы

ΔI_Б=I_Б2−I_Б1=0,75мА

Тогда параметр h₁₁ будет иметь значение:

h₁₁ = / U_кэ = const, h₁₁ =0,05/(0,75∙10^-3)=66,7 Ом.

При расчёте параметра h₁₂ (рис. 3б), мы выбираем значение тока базы близкое к значению в рабочей точке I_Б =0,5мА, для которого будем производить расчёт (т.е.обеспечиваем выполнение условия I_Б =const), и на двух кривых, построенных для разных значений напряжения коллектора, отмечаем соответствующие этому току точки (точки 3 и 4 на рис. 3б).

Разность напряжений U_БЭ, соответствующих этим точкам, даёт изменение напряжения между базой и эмиттером:

ΔU_БЭ=U_БЭ4−U_БЭ3 = 0,24 – 0,16=0,08В.

Величина ΔU_КЭ определяется как разность между напряжениями U_КЭ,

для которых строились входные характеристики (для характеристик,

приведённых на рис. 3б ΔU_КЭ= 5−0 = 5В).

h₁₂ = / I_б = const, h₁₂ = 0,08/5=0,016.

Для расчёта параметра h21необходимо выбрать для линейного участка значение U_КЭ = 6В и на кривых, соответствующим двум значениям тока базы в области рабочей точки, различающихся на ΔI_Б отметить соответствующие точки (точки 5 и 6 на рис. 4а). Разность значений тока коллектора I_К, соответствующих этим точкам, даст нам значение

ΔI_К =I_К6−I_К5=21 – 15=6мА.

Величина ΔI_Б =150мкА = 0,15мА берётся из справочника.

h₂₁ = / U_кэ = const, h₂₁ =6/0,15=40.

При расчёте параметра h22 выбирается одна из имеющихся характеристик, близкая к рабочей точке I_Б =450мкА и на ней отмечаются две точки (точки 4 и 7 на рис. 4б). Разность напряжений коллектора, соответствующих этим точкам, даст нам

ΔU_КЭ =U_КЭ7 – U_КЭ4=10 – 2 = 8В,

а разность соответствующих значений тока — изменение тока коллектора

ΔI_К=I_К7 − I_К4 = 23 – 20 =3мА.

h₂₂ = / I_б = const, h₂₂ =3∙10^-3/8=0,375∙10^-3См

а)

б)

Рисунок 4 - Определение параметров h₂₁ и h₂₂ транзистора МП42Б

3. Находим входное и выходное сопротивление транзистора:

= 66,7 Ом.

4. Определяем коэффициент передачи по току транзистора β:

β = h₂₁ =40