Контрольная по Аналоговой схемотехнике

6

Факультет дистанционного обучения

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники

Контрольная работа № 1

По дисциплине «Аналоговая схемотехника»

выполнена по методике Шарапова А.В. « Аналоговая схемотехника»

Томск-2005 г.

Вариант 7.

Выполнил:

студент ФДО ТУСУР

гр.: ?-???-?

специальности 210106

?????????? ?.?.

?? января 2012 г.

г. Урюпинск

2012г.

Задание:

1. Указать способ включения транзистора. Рассчитать координаты точки покоя (напряжение и ток в выходной цепи транзистора до подачи входного сигнала) и их нестабильность в диапазоне температур (20...50).

2. Построить нагрузочные прямые постоянного и переменного тока.

3. Изобразить эквивалентную схему каскада УНЧ для рабочего диапазона частот (области средних частот). Оценить коэффициент усиления по напряжению, входное и выходное сопротивления.

4. Характеристики и параметры транзистора: коэффициент усиления тока базы ; омическое сопротивление области базы; сопротивление коллекторного перехода Транзистор кремниевый.

Рис.1.1 Вариант задания для задачи №1.

Задача 1.

Схема анализируемого усилительного каскада приведена на рис. 1.1. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером. Введем обозначения и поясним назначение элементов схемы:

- фильтр в цепи питания, за счет действует ООС по постоянному току, стабилизирующая режим работы ;

- сопротивление коллекторной цепи, с помощью которого формируется переменная составляющая напряжения на коллекторе ;

- сопротивление нагрузки;

- базовое сопротивление, задающее режим работы транзистора по постоянному току;

- разделительные конденсаторы.

1. Определим координаты рабочей точки транзистора и . Для этого запишем систему уравнений, связывающих токи и напряжения транзистора в рабочей точке:

.

Полагая и U_ЭБ = 0,7 В, определяем:

а) ток базы в рабочей точке:

мкА;

б) ток коллектора в рабочей точке:

мА;

в) напряжение между коллектором и эмиттером :

В.

Сопротивление выходной цепи постоянному току: кОм.

Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку В на оси абсцисс и точку мА на оси ординат (см.рис.1.2). Отмечаем на характеристиках транзистора положение рабочей точки .

Сопротивление выходной цепи переменному току:

кОм.

Через рабочую точку и точку В на оси абсцисс проводим нагрузочную прямую переменного тока.

Рис.1.2 Нагрузочные прямые постоянного и переменного тока.

2. Температурная нестабильность коллекторного тока.

мкА,

где - коэффициент температурной нестабильности каскада;

мкА - температурное смещение выходных характеристик транзистора;

мВ - температурное смещение входных характеристик транзистора, где –­­­­ диапазон изменения температуры в градусах.

Вывод: Схема неработоспособна в заданном диапазоне температур. Транзистор с ростом температуры заходит в режим насыщения и перестает усиливать сигналы.

2. При построении эквивалентной схемы для средних частот закорачиваем , а транзистор заменяем его эквивалентной схемой (рис. 3.1).

Коэффициент усиления по напряжению:

, где

Ом.

Входное сопротивление усилителя:

Ом.

Выходное сопротивление каскада:

кОм.

Задача 2.

1. Определить коэффициент усиления по напряжению на средних частотах.

2. Определить входное и выходное сопротивления.

2. Оценить полосу пропускания на уровне 3 дБ.

4. Оценить возможную ошибку смещения нуля и дрейф нулевого уровня на выходе операционного усилителя в диапазоне температур .

5. Характеристики и параметры ОУ: Входное сопротивление r_вх=100 кОм.

Выходное сопротивление r_вых=100 Ом.

Напряжение смещения  5 мВ.

Дрейф напряжения смещения U_см  50 мкВ/К.

Входной ток  5 мкА.

Разность входных токов  1 мкА.

Дрейф входного тока  10 нА/К.

Дрейф разности входных токов  5 нА/К.

Входное сопротивление для синфазного сигнала r_сф=100 МОм.

Схема анализируемого усилителя приведена на рис. 2.1. Неинвертирующий усилитель переменного напряжения. Конденсатор С1 в данной схеме является разделительным.

Рис. 2.1 Вариант задания для задачи №2.

1. Определяем коэффициент усиления по напряжению на средних частотах.

 Коэффициент усиления по напряжению в рабочем диапазоне частот равен:

.

- глубина ООС.

2. Определяем входное и выходное сопротивления.

Входное сопротивление равно:

Выходное сопротивление равно:

2. Оцениваем полосу пропускания на уровне 3 дБ.

Нижняя рабочая частота при

Гц.

Верхняя рабочая частота при

кГц,

где МГц - частота единичного усиления.

4. Оцениваем возможную ошибку смещения нуля и дрейф нулевого уровня на выходе операционного усилителя в диапазоне температур .

Ошибка смещения нуля:

.

Дрейф выходного напряжения: при

.