Методические указания к ответу на теоретические вопросы
Эта задача содержит теоретический вопрос из тем (1 ÷ 6) раздела 2 «Основы электроники». Для правильного ответа на теоретический вопрос необходимо найти в рекомендованной литературе на данную тему, внимательно изучить материал и дать подробный, грамотный ответ на поставленный вопрос
Методические указания к решению задачи 3
Эта задача относится к расчету параметров и характеристик полупроводниковых триодов-транзисторов.
При включении транзистора с общим эмиттером управляющим является ток базы IБ, а при включении с общей базой - ток эмиттера IЭ.
В схеме с общей базой связь между приращениями тока эмиттера ∆IЭ и тока коллектора ∆IК характеризуется коэффициентом передачи тока h21Б:
h21Б = ∆IК / ∆IБ при UКБ = const,
где UКБ – напряжение между коллектором и базой. Коэффициент передачи тока всегда меньше единицы. Для современных биполярных транзисторов h21Б = 0,9 ÷ 0,995.
При включении с общей базой ток коллектора
IК = h21Б · IЭ
Коэффициент усиления по току h21Э в схеме включения транзистора с общим эмиттером определяются как отношение приращения тока коллектора ∆IК к приращению базы ∆IБ при UКЭ = const.
h21Э = ∆IК / ∆IБ при UКЭ = const,
где UКЭ – напряжение между коллектором и эмиттером.
Ток коллектора при включении с общим эмиттером
IК = h21Э · IБ
Между коэффициентами h21Б и h21Э существует следующая связь:
h21Б = h21Э / (I + h21Э) или
h21Э = h21Б / (I - h21Б).
Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, определяем по формуле:
РК = UКЭ · IК
Рассмотрим примеры на расчет параметров транзисторов.
Пример 1. Для транзистора, включенного по схеме о общим эмиттером, определить коэффициент усиления h21Э по его входной (рис. 10) и выходным (рис. 11) характеристикам, UБЭ = 0,4 В; UКЭ = 25 В. Подсчитать коэффициент передачи по току h21Б, мощность РК на коллекторе и RК – сопротивление в цепи коллектора. Напряжение питания ЕК = 40 В.
Решение
1. По входной характеристике определяем при UБЭ = 0,4 В ток базы IБ = 500 мкА.
2. По выходным характеристикам для UКЭ = 25 В и IБ = 500 мкА определяем ток коллектора IК = 36 мкА в рабочей точке А.
3. На выходных характеристиках строим отрезок АВ, их которого находим:
∆IК = АВ = IК1 - IК2 = 36 – 28 = 8 мА;
∆IБ = АВ = IБ1 – IБ2 = 500 – 400 = 100 мкА
4. Определим коэффициент усиления
h21Э = ∆IК / ∆IБ = 8/0,1 = 80
при UКЭ = 25 В.
5. Определяем коэффициент передачи по току
h21Б = h21Э / (h21Э + 1) = 80 / (80 + 1) = 0,98
6. Определяем мощность на коллекторе
РК = UКЭ · IК = 25 · 36 = 900 мВт = 0,9 Вт
7. Определяем сопротивление для коллектора RК уравнения для коллекторной цепи усилительного каскада:
ЕК = UКЭ + IК · RК;
RК = (ЕК - UКЭ) / IК = (40 - 25) · 103 / 36 = 140 Ом.
Пример 2. Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером найти ток базы 1Б, ток коллектора 1К, напряжение на коллекторе UКЭ, если = UБЭ = 0,3 В; напряжение питания ЕК = 20 В, сопротивление нагрузки в цепи коллектора RК = 0,8 кОм.
Входная и выходные характеристики приведены на рис. 12 и рис. 13.
Решение
1.Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно написать уравнение:
ЕК = UКЭ + IК · RК
На семействе выходных характеристик строим вольт-амперную характеристику резистора RК, удовлетворяющую уравнению:
UКЭ = ЕК - IК · RК,
так называемую линию нагрузки.
Точки её пересечения с коллекторными выходными характеристиками дают графическое решение уравнения для данного резистора RК и различных значений тока базы 1Б.
Уравнение UКЭ = ЕК - IК · RК удобно строить по двум точкам:
IК = 0, UКЭ = ЕК = 20 В
UКЭ = 0, IК = ЕК / RК = 20 / 800 = 0,025 А,
здесь RК = 0,8 кОм = 800 Ом.
2. Соединяем эти точки прямой и получаем линию нагрузки.
3. Находим на входной характеристике для UБЭ = 0,3 В ток базы 1Б = 250 мкА.
4. Находим на выходных характеристикаx точку А на пересечении линии нагрузки с характеристикой, соответствующей 1Б = 250 мкА.
5. Определяем для точки А ток коллектора IК. = 17 мА и напряжение UКЭ = 7 В.
Коэффициент усиления по току мощности на коллекторе определяется как это показано в примере 1.