3 Расчет эквивалентных параметров транзистора

При использовании транзисторов до (0,2…0,3) возможно использование упрощенных эквивалентных моделей транзисторов, параметры элементов которых легко определяются на основе справочных данных.

Эквивалентная схема биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ, приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Эквивалентная схема биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ

Определить на основе справочных данных транзистора:

• распределенное сопротивление базы

, (17)

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

- емкость коллекторного перехода при (паспортные данные);

• сопротивление эмиттерного перехода

, (18)

где ;

• сопротивление коллекторного перехода (не используется)

, (19)

• емкость коллекторного перехода при

; (20)

• входную проводимость [См]

; (21)

• крутизну передаточной характеристики [А/В]

. (22)

3. Расчет параметров каскада

Задаться током базового делителя, образованного резисторами R и R :

. (23)

Определить:

• сопротивления резисторов базового делителя:

; (24)

; (25)

Номиналы сопротивлений резисторов должны соответствовать ряду Е48;

• требуемый коэффициент усиления каскада по напряжению в области средних частот

_{[дБ] (26)}

• глубину ООС последовательной связи по току

₍₂₇₎

• сопротивление резисторов обратной связи и термостабилизации:

; (28)

; (29)

Номиналы сопротивлений резисторов должны соответствовать ряду Е48;

• мощности, рассеиваемые на резисторах:

₍₃₀₎

; (31)

; (32)

; (33)

. (34)

₍₃₅₎

Номиналы мощностей резисторов должны в 1,3…2 раза превышать значения рассеиваемых на резисторах мощностей и соответствовать следующему ряду:

P_R = (0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2) Вт;

• входное сопротивление каскада

(36)

где - входное сопротивление транзистора с ОЭ;

- эквивалентное сопротивление базового делителя (параллельное соединение и );

• коэффициент усиления по току

_{[дБ] (37)}

• коэффициент усиления по мощности

_{[дБ] (38)}

• мощность, потребляемая каскадом

₍₃₉₎

• коэффициент полезного действия

₍₄₀₎

• коэффициент частотных искажений в области низких частот, вносимых каждой из емкостей

_{, (41)}

_{где n – количество емкостей в схеме (n=3);}

• значение емкостей разделительного и эмиттерного конденсаторов

_{; (42)}

_{; (43)}

_{. (44)}

_{Номиналы емкостей конденсаторов должны соответствовать ряду Е12;}

• _{максимально допустимое рабочее напряжение конденсаторов:}

; (45)

; (46)

. (47)

_{Максимально допустимые рабочие напряжения конденсаторов должны соответствовать следующему ряду:}

_UC = (6,3; 10; 16; 20; 25; 35; 50) B;

• максимально допустимое значение постоянной времени каскада в области высоких частот

; (48)

• ожидаемое значение постоянной времени каскада

, (49)

где - постоянная времени передачи тока базы транзистора;

- постоянная времени перезаряда емкости коллекторного перехода;

- постоянная времени нагрузки.

Если , то ожидаемые искажения будут не более заданных. В противном случае, т.е. когда , возможно уменьшение путем снижения (уменьшение номинала ), после чего следует уточнить положение рабочей точки и т.д., т.е. проделать цикл вычислений, аналогичный рассмотренному.

_{Результаты расчета параметров элементов принципиальной схемы, параметров и положения рабочей точки каскада предварительного усиления свести соответственно в таблицы 4 - 7.}

_{Таблица 4 Таблица 5}

Наименов. элемента	Ед. изм	Значение параметра		Наименов. параметра	Ед. изм	Значение параметра
Rк	Ом	200		PRк	Вт	0.0512
Rос	Ом	7.62		PRос	Вт	0.00198
Rэ	Ом	250.31		PRэ	Вт	0.065
Rб1	Ом	7788.92		PRб1	Вт	0.00303
Rб2	Ом	10884.84		PRб2	мкВт	0.426
Cр1	нФ	5		PRн	Вт	0.045
Cр2	нФ	2		UCр1	В	15.7
Cэ	мкФ	1.7		UCр2	В	18.9
				UCэ	В	8.06

_{Таблица 6}

Наименов. параметра	Ед. изм	Значение параметра
Rвх	Ом	1760
Rвых	Ом	200
KU	дБ	20
KI	дБ	39
KP	дБ	29.5
Ек	В	12.6
Pвых	Вт	0.045
P0	Вт	0.23
η	%	2

_{Таблица 7 Таблица 8}

Наименов. параметра	Ед. изм	Значение параметра					Значение параметра
		расчет	измерение			Частота, кГц
Uб0	В	4.85	4.89			Расчет
Uк0	В	9.94	11.2					1272792.21
Uэ0	В	4.15	4.26					900000
Iд	мА	0.623	0.621					1800000
Iб0	мА	0.089	13.4
Iк0	мА	16	4.31
Iэ0	мА	16.09	9.13

Провести моделирование каскада предварительного усиления (рисунок 4). Оценить положение рабочей точки, коэффициент усиления каскада по напряжению в середине, начале и конце диапазона рабочих частот: на частотах .

Результаты моделирования (оценки параметров) занести соответственно в таблицы 7 и 8.

Сравнить результаты расчета и моделирования.

Рисунок 4 – Пример моделирования каскада предварительного усиления в среде NI Multisim 10

Литература

1. Расчет электронных схем. Примеры и задачи: Учеб. пособие для вузов по спец. электрон. техники/ Г.И. Изъюрова, Г.В. Королев, В.А.Терехов и др. - М: Высшая школа, 1987. – 335 с.

2. Остапенко Г.С. Усилительные устройства: Учеб. пособие для вузов. – М: Радио и связь, 1989. - 400 с.

3. Войшило Г.В. Усилительные устройства Учебник для вузов. – М: Радио и связь, 1983. - 264 с.

4. Савченко С.А. Расчет усилителей низкой частоты: Учеб. Пособие. – Челябинск: ЧГАУ, 1997. – 74 с.

5. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 320 с.

6. www.alltransistors.com/.

7. www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Курский государственный университет»

Кафедра нанотехнологий

РАСЧЕТ КАСКАДА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу «Схемотехника»

Выполнил:

Студен группы 36

Фамилия И.О.

Проверил:

профессор кафедры

ДТН, доцент

Довбня В.Г.

Курск 2012