Методические указания по выполнению задачи 3

Перед выполнением этой задачи изучите материал учебника [1],с.60-101. Ознакомьтесь также с содержанием и структурой методической разработки [3] «Электронные усилители» для выполнения контрольных работ, курсовых и дипломных проектов.

3.1 Составьте таблицу с вариантом своего задания по типу таблицы 3. Некоторые графы этой таблицы окажутся незаполненными. После решения задачи и нахождения всех значений недостающих величин заполнять ими пустые клетки не надо.

3.2 Для выбора транзистора надо воспользоваться материалом методической разработки [3]. В этом пособии биполярные транзисторы с указанием на их обозначения, структуры и справочными данными разделены на 2 основные группы: транзисторы малой мощности и транзисторы большой и средней мощности. Обратите внимание, какой из этих двух относится транзистор вашего варианта.

Выбирая транзисторы, воспользуйтесь соответственно данными таблицы 8 (варианты 1-5) или таблицы 7 (варианты 6-10) методической разработки [3]. В соответствующей таблице надо найти группу транзисторов с заданной в условии граничной частотой. Такие транзисторы могут в таблице следовать или не следовать один за другим. Нужно отыскать все транзисторы с заданной f_гр .

Затем из этой группы выбрать тот единственный транзистор, который удовлетворяет второму условию выбора( требования относительно h_21эmin или U_КЭmax и т.д.). Выбрав транзистор, составьте и приведите в тетради таблицу с его справочными данными по форме:

Таблица 4 - Справочные данные транзистора

Тип транзистора	Структура транзистора	Fгр, МГц	Ркмах, Вт	Uкэмах В	Iкмах А	h21эmin	h21эmin

3.3 Запишите определение биполярного транзистора. Для этого обратитесь к материалам учебника и методическим указаниям по теме 2.1.4.

3.4 Схемы включения p-n-p и n-p-n транзисторов с двумя источниками питания даны в Приложении III. Выберите схему, соответствующую структуре Вашего транзистора, и приведите ее в работе. Полярности источников питания укажите на схеме самостоятельно. Для этого надо помнить, что для обеспечения активного режима работы требуется эмиттерный переход сместить в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

3.5 Для обозначения путей прохождения I_к и I_б требуется знать соотношение, связывающее три тока I_э = I_к + I_б , из которого следует, что I_к и I_б являются составляющими частями I_э . Токи должны протекать по цепи своего электрода (коллектора или базы соответственно) и замыкаться через эмиттерную цепь. Помните, что вы рассматриваете схему с ОЭ. Пути протекания токов I_к и I_б покажите тонкой замкнутой линией с указанием направления токов I_к и I_б .

3.6 Найдите в методической разработке [3] графики входной и выходной характеристик вашего транзистора. Постройте эти характеристики по точкам на миллиметровой бумаге или бумаге в клетку и приведите их в работе. Расположите характеристики так, чтобы можно было выносными линиями обозначить необходимые значения токов и напряжений (см. рисунок 1.2).

Оформленные рисунки должны быть в соответствии с п. 5-7 общих указаний по оформлению контрольных работ.

3.7 Проработайте материал [1],с.214-218. Транзистор рассматривается в активном динамическом режиме. Следовательно, в его выходной цепи включено сопротивление нагрузки.

Из рассмотрения выходной цепи получаем соотношение U_кэ = E_к – I_кR_н , называемое уравнением нагрузочной прямой. Для ее построения нужны две точки. Условием варианта могут быть заданы две из трех следующих точек: рабочая точка (р.т.), точка пересечения нагрузочной прямой с осью напряжения (M), точка пересечения нагрузочной прямой с осью токов (N) (см. рис. 3.1).

Точка М имеет координаты U_кэМ =E_к I_кМ = 0. Точка N имеет координаты U_кэМ = 0, . Следовательно, если известны Е_к и R_н, нагрузочная прямая строится по точкам М и N. Рабочая точка (р.т.) в этом случае находится на пересечении нагрузочной прямой со статической выходной характеристикой при заданном токе базы I_б (варианты 1, 2, 9,10) или с перпендикуляром, восстановленном из точки на оси напряжения, с U_кэ= U_{кэ РТ} (варианты 3, 5, 6,8). Если задан так I_{к рт} , то следует восстановить перпендикуляр от оси тока I_к до пересечения с нагрузочной характеристикой (варианты 4, 7).

Рисунок 3.1 – Выходные характеристики транзистора

В целом р.т. характеризуется четырьмя величинами: I_{к РТ},U_{кэ РТ},I_{б РТ},U_{бэ РТ.}

Однако достаточно двух из этих величин, чтобы определить ее положение на выходных характеристиках. Отметив р.т. на выходных характеристиках, определите из графика (или исходных данных) и запишите значения I_{к РТ} и U_{кэ РТ.}

В тетради непременно приведите расчет координатных точек, по которым строите нагрузочную прямую.

3.8 Имея положение р.т. на выходных характеристиках и зная теперь величины I_{к РТ}, U_{кэ РТ} (рис. 3.1), перенесите ее на входную характеристику при U_кэ ≠ 0.

Даже если U_{кэ РТ} не равно тому U_кэ, при котором приведена справочная входная характеристика, рабочую точку все равно расположите на имеющейся характеристике. Это допустимо с достаточной степенью точности. Рабочая точка будет находиться на пересечении перпендикуляра, восстановленного из точки на оси токов базы с I_б = I_{б РТ} с самой входной характеристикой.

Определите из графика U_{бэ РТ}. Координаты р.т. на входной и выходных характеристиках определяют режимы работы транзистора. Выпишите величины I_{к РТ}, U_{кэ РТ}, I_{б РТ}, U_{бэ РТ}.

3.9 Линия допустимых режимов соединяет все точки на выходных характеристиках, для которых справедливо соотношение I_кU_кэ= P_{к max.} Величина P_{к max} выбирается из справочных данных транзисторов.

Рисунок 3.2 – Входная характеристика транзистора

Транзисторы средней и большой мощности при необходимости использовать с теплоотводами, т.е. расчеты допустимых режимов вести по формуле

Для транзисторов малой мощности

Таблица 5 – Значения I_к и U_кэ для построения линии допустимых режимов.

Uкэ
Iк

Задаваясь произвольными значениями U_кэ рассчитайте соответствующую величину I_к для пяти-семи точек. Заполните таблицу. Нанесите все рассчитанные точки на выходные характеристики и соедините их плавной кривой. Это и есть линия допустимых режимов.

Если рабочая точка находится ниже этой лини, то режим транзистора опустим для использования, если выше – не допустим. По графику сделайте вывод о допустимости использования заданного режима работы транзистора.

3.10 В импульсных и вычислительных устройствах транзисторы используются в режимах отсечки и насыщения. Режимом отсечки называется такой режим, при котором оба перехода смещены в обратном направлении. Режим насыщения – такой, при котором оба перехода смещены в прямом направлении.

На рисунке 3.1 указаны области выходных характеристик, соответствующие режимам отсечки и насыщения. Обозначьте их на своем графике в тетради. Обратите внимание на то, что область отсечки находится под выходной характеристикой при I_б =0. Если такой характеристики нет, то проведите ее условно и отметьте это обстоятельство в ответе.

3.11 Проработайте [1], с. 66-67, 84, 90-95, и материал методических указаний по темам 2.1.4, а также [3], с. 4-5.

Кратко раскройте физический смысл заданного параметра.

3.12 Ознакомившись с материалами [1],с. 94-96 и [3],с. 5-7, приведите расшифровку маркировки выбранного транзистора.

Например, расшифровка маркировки транзистора КТ325Б:

К – кремниевый

Т – Биполярный транзистор

3 – Маломощный транзистор

25 – номер разработки

Б – разновидность.

Задача 4

Выберите из [3] полевой транзистор с управляющим p-n переходом согласно своему варианту задания (табл. 6) .Рассчитайте параметры транзистора и проверьте возможность использования его в заданном режиме.

Приведите также схему включения заданного МДП транзистора.

Ответ должен содержать:

1) таблицу с выписанным заданием своего варианта;

2) таблицу с обозначением заданного транзистора и его справочными данными;

3) схему включения с двумя источниками питания;

4) стоковые характеристики с графическими построениями и указаниями на графике всех расчетных величин;

5) расчет мощности, рассеиваемой в транзисторе, с выводом о возможности использования его в заданном режиме;

6) расчет статических параметров S, R_i, µ в заданной рабочей точке;

7) расшифровку маркировки заданного полевого транзистора с управляющим p- n- переходом;

8) схему включения заданного в графе 6 табл. 6 типа МДП транзистора.

Таблица 6 – Условие задачи 4

Номер вари-анта	Тип транзистора с управляющим p-n переходом	Режим работы транзистора			Тип МДП транзистора
		Iс, мА	Uс, В	Uз, В
1	КП103И		8	0,5	с встроенным р- каналом в режиме обогащения
2	КП103А		8	1	с встроенным n- канаом в режиме обеднения
3	КП103М	3,6	8		С индуцированным р- каналом
4	КП201И	0,9	6		с встроенным n- каналом в режиме обогащения
5	КП201К	2		0,2	С индуцированным р- каналом
6	КП201Л		7	0,2	с встроенным р- каналом в режиме обогащения
7	КП302А		10	0,5	с встроенным p- канаом в режиме обеднения
8	КП302Б		12,5	1	c индуцированным n- каналом
9	КП302В		15	1	с встроенным n- канаkом в режиме обеднения
10	КП304А		15	6	c индуцированным n- каналом