1- 6_Аналоговая схемотехника

Томский государственный университет систем

управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Контрольная работа № 1

По дисциплине «Аналоговая схемотехника»

Вариант № 6

Выполнил:

студент группы ???

???

???

г. ???

2009 г

Задача 1

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) °С.

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 приведены на рисунке 1.1, 1.2.

Схема 1.

Рис 1.1

Рис 1.2.

Коэффициент усиления тока базы β = 100. Омическое сопротивление области базы r_Б = 100 Ом. Сопротивление коллекторного перехода r_К = 5 МОм. Транзистор кремниевый.

Решение задачи 1:

Транзистор включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). R₁, R₂ – делитель фиксирующий потенциал базы транзистора VT1. R₃ – сопротивление коллекторной цепи, с помощью которого формируется переменная составляющая напряжения на коллекторе VT1. R₄ – Отрицательная Обратная Связь (ООС) по постоянному току. Рост тока коллектора при увеличении температуры ведет к увеличению падения напряжения на резисторе R₄ и уменьшению напряжения на эмиттерном переходе транзистора, компенсируя первоначальную нестабильность. R₅ – сопротивление нагрузки. С₁, С₂ – разделительные конденсаторы. С₃ – шунтирует R₄ для устранения (ООС) по переменному току. Таким образом, по переменной составляющей эмиттер транзистора заземлён.

E = 15 В, R₁ = 13кОм, R₂ = 2кОм, R₃ = 5кОм, R₄ = 1кОм, R₅ = 10кОм, U₀ = U_КЭ, I₀ = I_К.

Определяем потенциал базы транзистора, пренебрегая базовым током по сравнению с током делителя:

Пологая β = 100 и U_ЭБ = 0,7 В, определяем:

Ток эмиттера

Ток коллектора в рабочей точке

Ток базы

Напряжение между коллектором и эмиттером

Сопротивление выходной цепи постоянному току

Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку E = 15 В на оси абсцисс и точку I_К = E / R₌ = 15 / 5 = 3 мА на оси ординат. Отмечаем на характеристиках транзистора положение рабочей точка А.

Сопротивление выходной цепи переменному току

Через рабочую точку А и точку U_КЭ = U₀ + R_~I₀ = 7,265 + 3,33 ∙ 1,287 = 11,55 В на оси абсцисс проводим нагрузочную прямую переменного тока.

Температурная нестабильность коллекторного тока

Где

температурное смещение выходных характеристик транзистора;

температурное смещение входных характеристик транзистора.

Вывод: Схема неработоспособна в данном диапазоне температур. Транзистор с ростом температуры насыщается и не усиливает сигнал.

При построении эквивалентной схемы для средних частот закорачиваем E, C₁, C₂, C₃, а транзистор заменяем его эквивалентной схемой (схема 2).

Схема 1.

Схема 2

Коэффициент усиления по напряжению

Где

Входное сопротивление усилителя

Выходное сопротивление каскада

Задача 2

1. Определить коэффициент усиления по напряжению на средних частотах.

2. Определить входное и выходное сопротивления.

3. Оценить полосу пропускания на уровне 3 дБ.

4. Оценить возможную ошибку смещения нуля и дрейф нулевого уровня на выходе операционного усилителя в диапазоне температур (20…50)ºС.

5. Характеристики и параметры ОУ приведены на рисунке 2.

Входное сопротивление r_вх = 100 кОм, Выходное сопротивление r_вых = 100 Ом, Напряжение смещения U_см ≤ 5 мВ, Дрейф напряжения смещения δU_см ≤ 50 мкВ/К, Входной ток I_вх ≤ 5 мкА, Разность входных токов ΔI_вх ≤ 1 мкА, Дрейф входного тока δI_вх ≤ 10 нА/К, Дрейф разности входных токов δΔI_вх ≤ 5 нА/К, Входное сопротивление для синфазного сигнала r_сф = 100 МОм.

Рис. 2.

Решение задачи 2:

Схема анализируемого усилителя приведена на схеме 2. Введены обозначения элементов.

Схема 2

На постоянном токе схема является повторителем напряжения. Переменная составляющая U_вх усиливается в

Входное сопротивление каскада

Выходное сопротивление каскада

Нижняя рабочая частота при M_н = 3 дБ

Верхняя рабочая частота при M_н = 3 дБ

Ошибка смещения нуля

Дрейф выходного напряжения