Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Расчёт усилителей на биполярных транзисторах

Курсовая работа по дисциплине «Основы схемотехники»

Пояснительная записка

210404 000000 008 ПЗ

Руководитель		В. А. Матвиенко
канд. техн. наук, доцент
Студент группы АЕ -62		А. О. Грачев

Екатеринбург

2008

Содержание

Цель курсовой работы	3
Задание на курсовую работу	4
Построение нагрузочной прямой по постоянному току	6
Определение малосигнальных параметров транзистора	9
Определение величин эквивалентной схемы транзистора	10
Определение граничной и предельной частот	12
Определение сопротивления нагрузки транзистора по переменному току	13
Построение сквозной характеристики	14
Определение коэффициента нелинейных искажений	15
Определение коэффициента нелинейных искажений	16
Заключение	18
Библиографический список	19
Приложение	20

Цель курсовой работы

Целью курсовой работы является закрепление знаний, полученных при изучении дисциплины «Основы схемотехники», в получении опыта разработки и расчета основных характеристик усилительных каскадов.

В ходе выполнения курсовой работы необходимо для заданного типа транзистора выписать паспортные параметры и статические характеристики, в соответствии со схемой включения и величинами элементов схемы усилительного каскада выбрать положение режима покоя, для которого рассчитать величины элементов эквивалентных схем транзистора и малосигнальные параметры транзистора, графо-аналитическим методом определить параметры усилительного каскада.

1. Задание на курсовую работу Исходные данные:

Тип транзистора	КТ203В
Напряжение источника питания, Eп	12 В
Сопротивление в цепи коллектора, Rк	2,7 кОм
Сопротивление нагрузки, Rн	3,9 кОм

Описание транзистора: кремниевый эпитаксиально-планарный p-n-p транзистор предназначен для работы в схемах усиления и генерирования колебаний в диапазоне до 5 МГц, в стабилизаторах напряжения, в схемах переключения и в других схемах.

Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0.5 г [2].

Электрические параметры:

Наименование	Обозначение	Значения		Режим измерения
		MIN	MAX	Uк, В	Iк, мА	Iэ, мА	f, МГц
Обратный ток коллектора, мкА: при Тс = +125 0С при Тс = -60 0С	Iкбо		1 15 1	15 10 15
Обратный ток эмиттера, мкА	Iэбо		1
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Iб=4 мА), В	UКЭ нас		0,5		20
Входное сопротивление транзистора в режиме малого сигнала, Ом	h11б		300	15		1	1
Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ: при Тс = +125 0С при Тс = -60 0С	h21э	30 30 15	200 400 200	5 5 5		1 1 1	1 1 1
Емкость коллекторного перехода, пФ	Ск		10	5			104
Предельная частота коэффициента передачи тока, МГц	fh21б	5		5			104

Максимально допустимые параметры:

• постоянный ток коллектора I_{к max} = 10 мА;

• импульсный ток коллектора I_{к,и max} =50 мА (t_и =10 мкс,Q≥10);

• среднее значение тока эмиттера в импульсном режиме I_{Э, и ср} = 10 мА

(t_и =10 мкс,Q≥10);

• постоянное напряжение эмиттер-база U_эбmax = 10 В;

• постоянное напряжение коллектор-база:

• при Т_с = -60…+75 ⁰С, U_кбmax = 15 В;

• при Т_с = +125 ⁰С, U_кбmax = 10 В;

• постоянное напряжение коллектор-эмиттер U_{кэ max} :

• при Т_с = -60…+75 ⁰С, U_{кэ max} = 15 В;

• при Т_с = +125 ⁰С, U_{кэ max} = 10 В;

• постоянная рассеиваемая мощность коллектора:

• при Т_с = -60…+75 ⁰С, P_{к max} = 150 мВт;

• при Т_с = +125 ⁰С, P_{к max} =60 мВт;

• температура перехода Т _{п мах} = 150⁰С;

• допустимая температура окружающей среды -60…+125 ⁰С.

Гарантируются при температуре окружающей среды Т_с= -60…+125 ⁰С.

2. Построение нагрузочной прямой по постоянному току

На семействе выходных характеристик построим нагрузочную прямую по постоянному току. Воспользуемся схемой с общим эмиттером и эмиттерной стабилизацией рабочей точки. Нагрузочная прямая строится по уравнению:

Найдем R_э:

R_э = 0,2×R_к = 0,2×2,7×10³ = 540 Ом.

Номинальное значение R_э = 560 Ом.

Построение нагрузочной прямой по постоянному току:

• I_к = 0, U_кэ = Е_п = 12 В;

• U_кэ = 0,

КТ203Б имеет ∆I_б = 20 мкА

Рис 1. Семейство выходных характеристик транзистора

Рис 2. Входные характеристики транзистора

Выбираем рабочую точку на середине нагрузочной прямой, тогда

U_кэ⁰ = 6, 5 В, I_к⁰ = 1,6 мА.

Зафиксируем параметры режима покоя:

I_б⁰ = 0,04 мА.

U_бэ⁰ = 0,56 В.

Выберем ток делителя I_д, протекающего через R₂, из условия I_д = 5 × I_б⁰, и определим величины резисторов R₁, R₂ по следующим соотношениям:

I_д = 5 × 0,04×10^-3 = 0,2 мА.

U_Rэ = I_э × R_э  I_к^о×R_э = 1,6×10^-3×540 = 0,86 В

U_R2 = U_бэ⁰ + U_Rэ = 0,56 + 0,86 = 1,42 B

Номинальное значение R₁ = 43 кОм.

Номинальное значение R₂ = 6,8 кОм.

Рис 3.Схема транзистора с общим эмиттером и эмиттерной стабилизацией