Контрольная ФОЭ_вар 29
.docМинистерство Российской Федерации
по связи и информатизации
Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики
Кафедра технической
электроники
Контрольная работа
по предмету:
«Физические основы электроники»
Выполнил: Смирнов С.В.
Группа: ЗТ-02
Вариант: 29
Проверил: Савиных В.Л.
Новосибирск 2011
Задача №1
Дано: транзистор КТ603А, Е=75 В, I=250 мкА, I=150 мкА,
R=1500 Ом.
На графике выходных статических характеристик (рисунок 1.1) строим нагрузочную линию описываемою уравнением:
I=(E-U)/ R.
При U=0, I=E/R=75/1500=50 мА.
При I=0, E=U=75 В
Рисунок 1.1.
Пересечение нагрузочной линии с заданной характеристикой тока базы
I =250 мкА определяет рабочую точку (РТ).
Координаты рабочей точки дают нам значение рабочего режима выходной цепи U и I. Эти параметры равны U=36,25 В и I=26,25 мА
На входных характеристиках (рисунок 1.2) пользуемся характеристикой для U= 40 В. При пересечении этой характеристики с ординатой, соответствующей I =250 мкА получаем рабочую точку.
По заданному изменению тока базы с амплитудой I=150 мкА графически определяем амплитуды токов и напряжений на электродах транзистора.
Рисунок 1.2.
Получаем
Uбэ0 = 0,73 В
I + I=250+150=400 мкА
I-I=625-375=100 мкА
U+U=0,73+0,04=0,77 В
U-U=0,73-0,04=0,69 В
На выходных характеристиках находим пересечение нагрузочной прямой с характеристиками I=I + I и I=I-I, то есть c характеристиками I=400 мкА и I=100 мкА., и по ординатам этих точек находим I , I , U, U .
I = I =15,6 мА U=23,75 В U =23,75 В.
Определяем среднее значение амплитуд:
I= (I+I )/2=(15,6+15,6)/2=15,6 мА
U=( U+U )/2=(23,75+23,75)/2=23,75 В.
U= (U+ U)/2=(0,04+0,04)/2=0,04 В
Рассчитываем коэффициент усиления по току:
К= I/ I=15,6/0,150=104
Рассчитываем коэффициент усиления по напряжению:
К= U/ U=23,75/0,04=593,75
Рассчитываем коэффициент усиления по мощности:
К= К* К=61750
Рассчитываем входное сопротивление:
R= U/ I=0,04/(0,150*10)266,66
Рассчитываем полезную мощность в нагрузке:
Р= (U* I)/2=(23,75*15,6*10)/2=185,2 мВт
Рассчитываем мощность, рассеиваемую на коллекторе:
Р= U* I=36,25*26,25*10=0,95 Вт
Рассчитываем потребляемую мощность:
Р= Е* I=75*26,25*10=1,96 Вт
Рассчитываем коэффициент полезного действия:
η=( Р/ Р)*100%=(0,1852/1,96)*100%≈9,45%
Задача №2
Находим h-параметры в рабочей точке, которая определена в задаче №1. На входных характеристиках задаемся приращением тока базы ΔI=50=100 мкА относительно рабочей точки I=250 мкА
Рисунок 2.1
Соответствующее приращение напряжения база-эмиттер составит ΔU. Тогда входное сопротивление
h===300 Ом
Задаемся приращением тока базы на выходных характеристиках
(рисунок 2.2) ΔI=50мкА=100 мкА, соответствующее приращение тока коллектора составит ΔI=10,6 мА.
Рисунок 2.2.
Коэффициент передачи тока базы составит
h== = 106.
Определяем входную проводимость. Для этого около рабочей точки задаемся приращением напряжения коллектор-эмиттер ΔU=4 В
(рисунок 2.3). Соответствующее приращение тока коллектора составит
1,25 мА.
h==0,31*10
Задача №3
Дано: f=100 МГц, |H|=3,0 τ=60 пс.
Определяем предельную частоту для схемы с общим эмиттером:
f≈≈≈2,83 Мгц
определяем предельную частоту для схемы с общей базой:
f= f*(h+1)=2,83*(106+1)=302,81 МГц
Граничная частота f= f*h=1,22*45≈300 МГц
Коэффициент передачи тока базы:
h===0,99
Определяем максимальную частоту генерации:
f===460 МГц
Рассчитываем контрольные точки и строим зависимости F(f)= и F(f)= .
|H |=
Таблица 3.1.
f, МГц |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
50 |
100 |
|H| |
99,94 |
86,6 |
52,5 |
28,86 |
14,85 |
5,99 |
2,99 |
|
0,94 |
0,82 |
0,49 |
0,27 |
0,14 |
0,05 |
0,02 |
|H |=
Таблица 3.2.
f, МГц |
1 |
10 |
50 |
100 |
200 |
500 |
1000 |
2000 |
5000 |
|H| |
0,98 |
0,98 |
0,97 |
0,94 |
0,82 |
0,51 |
0,28 |
0,14 |
0,05 |
|
0,98 |
0,98 |
0,97 |
0,94 |
0,82 |
0,51 |
0,28 |
0,14 |
0,05 |
Строим графики, по оси X – частота в логарифмическом масштабе, а коэффициенты передачи тока в относительных единицах в линейном масштабе, по оси Y (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1
Задача №4
Полевой транзистор КП903К, напряжение сток-исток U =10 B, U=8 В. По выходным характеристикам полевого транзистора построить передаточную характеристику при указанном напряжении стока. Определить дифференциальные параметры полевого транзистора и построить их зависимость от напряжения на затворе.
Для построения характеристики прямой передачи определяем ток стока при UЗИ=0 В, … 8В (рисунок 4.1). Результаты заносим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
U,В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
I,А |
0,408 |
0,315 |
0,235 |
0,163 |
0,104 |
0,060 |
0,025 |
0 |
0 |
Рисунок 4.1.
По полученным результатам строим характеристику прямой передачи (рисунок 4.2):
Рисунок 4.2.
Определяем токи I’ С=408 мА и I’’ С=315 мА при напряжениях U’ ЗИ=0 В и
U’’ ЗИ=1 В соответственно. Затем вычисляем крутизну:
мА/В
Аналогично проделываем эту операцию для UЗИ=1,5 В; 2,5 В и т.д. Результаты вычислений заносим в таблицу 4.2 и строим график (рисунок 4.4).
Таблица 4.2.
U,В |
0, 5 |
1,5 |
2,5 |
3,5 |
4,5 |
5,5 |
7 |
8 |
S, мА/В |
93 |
80 |
72 |
59 |
44 |
35 |
25 |
0 |
Для определения выходного сопротивления R задаемся приращением U=2 В относительно напряжения U =10 B.
Рисунок 4.3
Определяем приращение тока стока при напряжении на затворе Uзи=0 В, вычисляем значение . Результат заносим в таблицу 4.3. Аналогично проделываем для UЗИ=1 В; 2,0 В и т.д. Строим зависимость Ri=F(UЗИ) (рисунок 4.4).
Таблица 4.3
UЗИ, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
ΔIC, мА |
11,5 |
10,3 |
6,3 |
3,8 |
1,8 |
1,3 |
0,8 |
Ri, кОм |
0,3478 |
0,3883 |
0,6349 |
1,0526 |
2,2222 |
3,0769 |
5 |
S, мА/В |
96 |
86 |
76 |
65 |
51 |
39 |
30 |
μ |
32,64 |
32,68 |
48,25 |
68,25 |
112,2 |
119,7 |
150 |
Из рисунка 4.4 определяем значение крутизны для тех же величин, что и Ri. Результат заносим в таблицу 4.3. Определяем коэффициент усиления транзистора µ=S*Ri. Результат заносим в таблицу 4.3 и строим зависимость (рисунок 4.4).
Рисунок 4.4