1- 5 Аналоговые электронные устройства

Министерство общего образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Контрольная работа № 1

“Режим расчета биполярного транзистора по постоянному току.

Расчет эквивалентных параметров биполярного транзистора

Расчет цепей питания и термостабилизации биполярного транзистора”

Вариант №5

Выполнил

Студент группы

Проверил:

Преподаватель

__________А.С. Красько

2004 г.

Дано:

Rn=100 Ом

Uвых=1 В

Полагая, что Rk=Rn, выбрать транзистор для каскада с ОЭ из имеющихся в приложении.

При сопротивлении нагрузки Rn=100 Ом и Uвых =1 В выбираем транзистор KT603Б

Определить координаты рабочей точки и требуемое значение источника питания.

Рис. 1 Усилительный каскад с ОЭ.

Рис. 2. Статические характеристики транзистора

Рис. 3 Статические характеристики транзистора

1. Определяем требуемое значение тока покоя коллектора в рабочей точке (плюс 10%-й запас с учетом возможной его термонестабильности):

.

Определяем эквивалентное сопротивление нагрузки:

Тогда

Задаемся Uo=4 В. Отмечаем данные на графике.

Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке для схемы ОЭ должно быть навно:

где U - напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора, U=(1...2)В.

Задаемся напряжение Uo=4 В.

Требуемое значение напряжения источника питания Е равно:

На рис.

Ток базы можно найти из уравнения:

Сопротивление базы:

из графика статических характеристик (рис.3) находим Uэб=0.7В

Ток эмиттера:

2. По справочным данным на транзистор определить параметры элементов упрощенной физической Т-образной малосигнальной эквивалентной схемы.

Параметры элементов определяются на основе справочных данных следующим образом:

,

где - постоянная времени цепи внутренней обратной связи в транзисторе на ВЧ;

,

при в миллиамперах получается в омах;

,

где - граничная частота усиления по току транзистора с ОЭ, , - частота, на которой измерен .

Получаем:

,

где - низкочастотное значение коэффициента передачи по току транзистора с ОЭ равное по справочным данным 100.

Получаем:

r =(0,5…1,5) Ом;

Выбираем r=1 Ом

По параметрам эквивалентной схемы транзистора определим его низкочастотные значения входной проводимости g и крутизны :

3. В рабочей точке рассчитать значение низкочастотных Y-параметров транзистора.

4. В диапазоне температур окружающей среды (+20С⁰ - +50С⁰) рассчитать ожидаемый уход тока коллектора Iko без мер термостабилизации. Определить как изменится входная проводимость транзистора g и крутизна характеристики So при изменении тока коллектора.

Определим приращение тока коллектора, вызванного тепловым смещением проходных характеристик:

где - приращение напряжения , равное:

||,

где - температурный коэффициент напряжения (ТКН),

- 3мВ/град, Т - разность между температурой коллекторного перехода и справочным значением этой температуры (обычно 25C):

,

,

где и соответственно, мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе в статическом режиме, и тепловое сопротивление “переход-среда”:

Вт

⁰C

⁰C

⁰C

Определяем приращение тока коллектора , вызванного изменением обратного (неуправляемого) тока коллектора:

,

где приращение обратного тока равно:

,

где - коэффициент показателя, для кремниевых транзисторов =0,13.

Приращение коллекторного тока, вызванного изменением , определяется соотношением:

,

где

отн. ед./град.

Общее изменение тока

5. Нарисовать схему усилительного каскада с ОЭ со стабилизацией фиксированием тока базы. Рассчитать ожидаемый уход тока коллектора для данной схемы стабилизации. Определить как изменится при этом входная проводимость транзистора g и крутизна So.

Расчет схемы со стабилизацией фиксированием тока базы произведен выше.

Схема усилительного каскада с ОЭ со стабилизацией фиксированием тока базы

Осциллограмма Входного и выходного напряжения.

Определяем значения входной проводимости g и крутизны :

Коэффициенты термостабилизации:

Смещение коллекторного тока при данной схеме термостабилизации:

6. Нарисовать схему усилительного каскада с ОЭ с коллекторной термостабилизацией. Рассчитать ожидаемый уход тока коллектора для данной схемы стабилизации. Определить как изменится при этом входная проводимость транзистора g и крутизна So.

Сопротивление базы определяем соотношением:

Термостабилизация в этой схеме осуществляется за счет отрицательной обратной связи , введенной в каскад путем включения Rб, между базой и коллектором.

Схема с коллекторной термостабилизацией

Осциллограмма входного и выходного напряжения

Определяем значения входной проводимости g и крутизны :

Коэффициенты термостабилизации:

Смещение коллекторного тока при данной схеме термостабилизации:

7. Нарисовать схему усилительного каскада с ОЭ с эмиттерной термостабилизацией. Рассчитать ожидаемый уход тока коллектора для данной схемы стабилизации. Определить как изменится при этом входная проводимость транзистора g и крутизна So.

Эффект термостабилизации в этой схеме достигается:

Фиксацией потенциала Uб выбором тока базового делителя Iб>>Iбо

Введение по постоянному току ООС путем включения резистора Rэ. На частотах сигнала эта ООС устраняется шунтирование резистора Rэ емкостью Сэ.

Падение напряжения на сопротивлении эмиттера прием 1 В

Определим потенциал базы:

где-напряжение база-эмиттер в рабочей точке, =(0,6...0,9)В (для кремниевых транзисторов) Выберем Uбэ=0.7В.

Задаемся током делителя, образованного резисторами Rб1 и Rб2

где - ток базы в рабочей точке,

Определим номиналы резисторов R, R и R :

Схема с эмиттерной стабилизацией

Осциллограмма входного и выходного напряжения

Определяем значения входной проводимости g и крутизны :

Параллельное сопротивление резисторов Rб1 и Rб2.

Коэффициенты термостабилизации:

Смещение коллекторного тока при данной схеме термостабилизации:

А

В результате рассмотренных схем термостабилизации получили результат, который не соответствует ни одному из учебников.

Получилось что наилучшая схема термостабилизации это усилительный каскад с коллекторной термостабилизацией, хотя в учебники сказано, что лучшая термостабилизаия достигается в усилительном каскаде с эмиттреной термостабилизацией.