Контрольная работа 1 и 2 Вариант 27 Сдавалась Бельскому АЯ / Kontrolnaya_rabota_1_V-27

Вариант 27

Задача №1

Рассчитать и построить ВАХ идеализированного кремниевого диода в пределах изменения напряжения от -5 до +0.7 В при Т=300К и обратном токе насыщения, равном I0 .

Значение теплового потенциала T kTq при Т=300К принять равным 0.026 В.

Определить дифференциальное rдиф и статическое сопротивление R0 диода для заданного

значения Uпр .

Исходные данные: I0 0.4(нА);Uпр 0.3(В).

Решение

I0 представляет тепловой ток p-n-перехода, называемый также током насыщения. Для комнатной температуры тепловой потенциал T kTq 0.026(В). Результаты расчета прямой ветви (U 0)

ВАХ представлены в табл. 1.1.

График прямой ветви (U 0) ВАХ изображен на рис. 1.1.

Рис. 1.1

График обратной ветви (U 0) ВАХ изображен на рис. 1.2.

1

Iобр

Рис. 1.2

Для определения дифференциального сопротивления диода Rдиф dUdI , выбрав на прямой

ветви вольт-амперной характеристики рабочую точку А (UA 0.68(В);IA 91(А)) и задав небольшое приращение напряжения U , получают приращение тока I (рис. 1.1). Тогда

Изменение напряжения U и соответствующее ему изменение тока I можно найти, пользуясь расчетными значениями, сведенными в таблицу.

Статическое сопротивление диода (сопротивления постоянномутоку) в рабочей точке А определяется как отношение напряжения в рабочей точке к току:

R0 UI 091.68 7.45 10 3(Ом).

Условие R0 rдиф - выполняется.

2

Задача №2

Стабилитрон подключен для стабилизации напряжения параллельно резистору RН , как

стабилизация во всем диапазоне изменения входного напряжения Uвх ?

Исходные данные: Iстmin 5(мА);Iстmax 30(мА);RН 1.5(кОм);Uст 10(В).

Rогр I0

+

Iст IН

_

Рис. 1.3

Решение

Выберем средний ток стабилитрона из условия

Iст Iстmin 2Iстmax 5 230 20(мА)

Необходимая величина входного напряжения

При этом необходимая величина входного напряжения будет равна

Uвх Uст Rорг (IН Iст ).

Отсюда можно найти необходимую величину ограничительного резистора:

Сравним с заданным диапазоном изменения входного напряжения.

Вывод: стабилизация напряжения осуществляется во всем диапазоне изменения входного напряжения.

3

Задача №3

Пользуясь справочными данными, приведите семейство входных и выходных характеристик БТ с ОЭ. В качестве независимых переменных используйте входное и выходное напряжение. Тип транзистора выберите в соответствии с шифром. Поясните поведение входных и выходных характеристик транзистора.

По справочнику установите максимально допустимые параметры БТ: постоянный ток коллектора IK max;напряжение коллектор-эмиттер UKЭmax;мощность рассеиваемую коллектором

транзистора PK max . На семейство выходных характеристик нанести границы области

допустимых режимов работы.

Задайтесь положением рабочей точки и, пользуясь характеристиками, рассчитайте для нее значение h-параметров БТ. На основании полученных числовых значений параметров рассчитайте параметры Т-образной эквивалентной схемы транзистора и изобразите ее.

Исходные данные: КТ3127А, IK max 20(мА); UKЭmax 20(В); PK max 100(мВт)

Решение

Статические ВАХ БТ позволяют определить дифференциальные параметры транзистора. Для описания свойств транзистора по переменному току используется система дифференциальных h-параметров, которая представляется следующими уравнениями:

dU1 h11dI1 h12dU2

dI2 h21dI1 h22dU2

Для нахождения h-параметров по статическим характеристикам дифференциалы заменим конечными приращениями и получим выражения, позволяющие определить физический смысл h-параметров

Зададим рабочую точку А: UKЭ0 7(В);IK0 4.5(мА).

Для расчета h-параметров используем семейства входных и выходных характеристик БТ. Для определения дифференциальных параметров h11Э и h12Э в заданной рабочей точке А

(UБЭ0,IБ0,UKЭ0 ) на линейном участке семейства входных характеристик выполним построения, как показано на рис. 1.4,а.

4

Рис. 1.4

Найденные приращения токов и напряжений позволяют определить искомые параметры:

точки A(IК0,UКЭ0,IБ0), соответствующей точке А на семействе входных характеристик,

выполним построения как показано на рис. 1.4,б. Найденные приращения токов и напряжений позволяют определить искомые параметры:

Коэффициент обратной связи по напряжению h12Э имеет очень малую величину

(10 4...10 3), поэтомудля его вычисления рассчитаем параметры Т-образной эквивалентной схемы БТ.(рис. 1.5)

5

Рис. 1.5

Значение параметров эквивалентной схему БТ находим с использованием известных h- параметров.

h21Э 15

rб h11Э (1 h21Э )rЭ 300 (1 15) 5.78 208(Ом)

Находим коэффициент обратной связи по напряжению h12Э rЭ h22Э 5.78 0.17 10 3 9.83 10 4 .

Область допустимых режимов на семействе выходных характеристик БТ, представленная на рис. 1.6 определяется его максимально допустимыми параметрами:

IK max 20(мА)- постоянный ток коллектора;

UKЭmax 20(В)- постоянное напряжение коллектор-эмиттер;

PK max 100(мВт)- постоянная рассеиваемая мощность коллектора.

Рис. 1.6

6

Задача № 4

Рассчитайте модуль h21э и фазу h21э коэффициента передачи по току БТ в схеме с ОЭ на

частоте f. В качестве исходных данных используйте заданные в таблице значения предельной частоты коэффициента передачи по току в схеме с ОБ fh21б , статический коэффициент передачи

по токув схеме с ОБ и частоты f .

Исходные данные:

fh21б 15(МГц); f 60(кГц); 0.983

Решение

На высоких частотах возникает фазовый сдвиг между входным и выходным токами БТ, обусловленный конечным временем пролета носителей от эмиттера к коллекторуи наличием емкостей переходов БТ. Это приводит к комплексному характеру коэффициентов передачи по токуи их частотной зависимости

Частотные зависимости модуля и фазы коэффициентов передачи по току характеризуются выражениями:

где , - статические коэффициенты передачи по току БТ для включения с ОБ и ОЭ, соответственно; h21б (f ),h21э(f )- предельные частоты коэффициентов передачи по току для

схемы с ОБ и ОЭ, соответственно.

Причем связь между этими частотами определяется выражением

fh21э fh21б /(1 ).

Определим статический коэффициент передачи по токудля включения с ОЭ:

Тогда предельная частота коэффициента передачи по токудля включения с ОЭ

Модуль коэффициента передачи по токув схеме с ОЭ будет равен:

Фаза коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:

7

Задача № 5

Усилительный каскад выполнен на ПТ 2П302Б в схеме с ОИ (рис. 1.7).

Рабочая точка ПТ задается напряжением источника питания UИП 10(В) и параметрами приведенными в таблице.

1.Нарисуйте принципиальную схему усилителя.

2.На семействе статических ВАХ транзистора постройте нагрузочную прямую и определите положение рабочей точки.

3.Для найденной рабочей точки определите сопротивление резистора в цепи истока RИ

ималосигнальные параметры S,Ri и .

4.Графоаналитическим методом определите параметры режима усиления KU и Pвых при амплитуде входного сигнала Uзиm 0.25(В).

Исходные данные:

RC 0.4(кОм);UЗИ0 1.7(В).

Решение

Рис. 1.7

Усилительный каскад на ПТ, выполнен по схеме с общим истоком (ОИ). Напряжение смещения задается автоматически за счет включения в цепь истока резистора RИ , падение

напряжения на котором определяет напряжение UЗИ UЗ UИ ICRИ . Уравнение нагрузочной прямой описывается выражением:

UИП UСИ IC (RС RИ ) UСИ ICRС UЗИ , тогда

IC (UИП UCИ UЗИ )/RC

Нагрузочная прямая на семействе выходных характеристик ПТ проводится через две точки, лежащие на осях координат: точку UИП 10(В) на оси напряжений и точку

IC (UИП UЗИ ) на оси токов, как показано на рис. 1.8.

RC

8

(UИП UЗИ )

RC

UИП

UCИ0 UCИИ

t

Рис 1.8

Точка пересечения нагрузочной прямой с характеристикой, соответствующей заданному значению UЗИ UЗИ0 1.7(В), дает положение рабочей точки “О”, которой соответствует ток

стока IC IC0 10(мА) и напряжение UСИ UСИ0 5.5(В). Сопротивление резистора в цепи истока находим из формулы:

Коэффициент усиления по напряжению и выходная мощность находим из выражений:

9

Задача № 6

Электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением луча имеет длину отклоняющих пластин L1 , расстояние между пластинами d, расстояние от экрана до ближайшего

к нему края пластины L2 . Напряжение на втором аноде равно Ua2 , а постоянное напряжение между отклоняющими пластинами равно Uоткл . Необходимо определить:

а) чувствительность ЭЛТ; б) отклонение электронного луча на экране от оси трубки;

в) угол отклонения луча в точке выхода его из поля пластин.

Исходные данные:

Ua2 2.5(кB);Uоткл 45(B);L1 28(мм);L2 160(мм);d 7.5(мм).

Решение

Конструкция электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с электростатическим отклонением луча, показанная на рис. 1.9.

Основным параметром электростатической отклоняющей системы является чувствительность к отклонению, показывающая, на сколько миллиметров отклонится луч на экране при изменении напряжения на 1 В.

Угол отклонения луча в точке выхода его из поля пластин определяется выражением