методичка Электроника- контрольная

11

Расчет по постоянному току Под расчетом по постоянному току подразумевается выбор тех элемен-

тов схемы усилителя, которые обеспечивают требуемый его режим покоя.

Расчет с целью наглядности удобно производить графоаналитическим мето-

дом, использующим как графические построения, так и расчетные соотноше-

ния.

1. Выбирается напряжение источника питания Ек.

Необходимо, чтобы Eк Uк.доп , с другой стороны, должно удовлетво-

ряться неравенство: Eк (1, 2 1,5) 2Uвых.м .

12

2. На выходных характеристиках строится нагрузочная прямая по по-

стоянному току на основе выражения Eк Uкэ Iк (R к R э ) по двум точкам:

где Uкэ- напряжение между коллектором и эмиттером;

Iк – коллекторный ток.

Первая точка нами определена, т.к. Ек уже выбрано. Вторая точка при неизвестных Rк и Rэ выбирается так, чтобы максимально использовать ра-

бочую область в смысле получения наибольшего усиления при сохранении линейности. На рис. 3.4.а) нагрузочная прямая показана сплошной линией,

проходящей через точку П. Точки пересечения нагрузочной прямой с выход-

ными характеристиками соответствуют возможным значениям режима по-

коя. Из рис. 3.4.а) видно, что возможный диапазон перемещения рабочей точки без перехода в зоны насыщения и ограничения определяется характе-

ристиками, соответствующими току базы от 0,1 мА до 0,5 мА.

13

С целью обеспечения линейного режима усиления необходимо точку покоя выбрать в середине указанного диапазона, т. е точку П на рис.3.4.а),

которой соответствуют ток базы покоя Iбп, ток коллектора покоя Iкп и напря-

жение покоя на коллекторе Uкэп. При этом должно выполняться условие

Uкэп (Uвых м U кэ )

3. По входной характеристике с учетом Iбп уточняется возможный диа-

пазон линейного усиления, т е перемещения относительно точки П в преде-

лах линейного участка характеристики (или Iб.m).Проекция точки П на ось абсцисс даст значение напряжения между базой и эмиттером в режиме покоя

Uбэп И амплитуду его изменения Uбэ.m. Пример выполнения данного пункта показан на рис 3.4.б).

4. Расчет сопротивления цепи термостабилизации Rэ производится так, чтобы на нем падало напряжение

5. Расчет входного делителя R1, R2 производится с учетом того, что с точки зрения температурной стабильности режима покоя надо, чтобы изме-

нение Iбп слабо отражалось на величине Uбп. Для этого надо, чтобы ток дели-

теля Iд превышал Iбп, текущий только через R1. Однако при условии Iд >> Iбп

получаем R1 и R2 малыми и они сильно шунтируют входную цепь транзисто-

ра. Поэтому R на практике выбирают Iд = (2÷5) Iбп. Тогда

14

6. Расчет нагрузочного сопротивления в цепи коллектора производится по

выражению:

Расчѐт по переменному току

1.Выполняется построение нагрузочной прямой по переменному току.

При этом учитывается, что Rэ полностью шунтируется Cэ, а в коллекторной цепи параллельно Rк подключается Rн и результирующее сопротивление

Rн/≈Rк//Rн , т.е. Rн/ < (Rк+Rэ). Но и так как при наличии входного сигнала на-

пряжение и ток транзистора представляют собой сумму постоянных и пере-

менных составляющих, линия нагрузки по переменному току проходит через ту же точку покоя П, однако более круто, чем линия нагрузки по постоянно-

му току. Строят линию нагрузки по переменному току по отношению при-

ращений напряжения и тока

Пример построения линии нагрузки по переменному току приведен на рис.3.4.а), сама нагрузочная линия по переменному току выполнена пунк-

тиром. После построения проверяется возможность получения UВЫХ.MАХ,

равного заданному, посредством проецирования точек пересечения линии нагрузки по переменному току с выходными характеристиками, соответст-

вующими двум крайним значениям тока базы, на ось абсцисс, как это по-

казано на рис.3.4а).

2. Входное сопротивление каскада находится в соответствии с выражением

Rвх = R1//R2//rвх,

где rвх = Uбэ/ Iб получаем из рассмотрения входных характеристик рис.3.4б.

15

5.Коэффициент усиления по мощности

Кр = Рвых/ Рвх = Кu · Ki.

6. Выходное сопротивление

Rвых = Rк // rк(э) Rк.

7. Разделительные емкости:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ По итогам выполнения контрольной работы студентами должны быть

сделаны выводы о степени достижения значений параметров и технических характеристик устройств, подлежащих расчету. Ответы на вопросы должны быть проиллюстрированы рисунками или принципиальными и функциональ-

ными схемами, дающими представление о принципе действия прибора или устройства, его назначений и особенностей.

16

Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины

Основная и дополнительная литература (Л)

Основная литература

1.Информационно-измерительная техника [Текст]: учебник / Г.Г. Раннев [и др]; под ред. Г. Г. Раннева - М.: Издательский центра «Академия», 2007.- 512 с. ил.

2.Забродин Ю.С. Промышленная электроника [Текст]: учебник/ Ю.С. Забродин . – 2-е изд. стер. – М.: Альянс, 2008. – 496с.

Дополнительная литература

3.Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. - М.: Высшая школа, 1989. - 528 с. ил.

4.Основы метрологии и электрические измерения. Под ред. Е.М. Душина. – Л. : Энергоатомиздат, 1987

5.Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы.- М.: Высшая школа, 1981. - 432 с.

6.Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М. : Высшая школа, 1991. - 622 с.

7.Электрические измерения / под ред. А.В. Фремке, Е.Н. Душина /.- Л.: Энергия. 1980.

Перечень методических указаний (МУ)

1.Исследование полупроводниковых приборов [Текст] : методические указания по выполнению лабораторных работ № 14, 15, 16 и 17 по информацион- но-измерительной технике и электронике / Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: Г.И. Передельский, О.Г. Цыганков. Курск, 2009. - 19 с.

2.Исследование усилителей постоянного тока [эл. ресурс] : методические указания по выполнению лабораторной работы № 9 по информационноизмерительной технике и электронике / Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: Г.И. Передельский, О.Г. Цыганков. Курск 2009. - 18с.

3.Исследование схем на операционных усилителях: [Эл. ресурс] Методические указания по выполнению лабораторных работ №10, 11, 12 и 13 по курсу «Электроника» / Юго-зап. гос. ун-т; Сост.: Овчинников А.Л, О.В. Лобова. Курск 2013. 44 с.