Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Підсилювальний каскад на біполярному транзисторі





Скачати 23.59 Kb.
Дата конвертації04.08.2019
Розмір23.59 Kb.
Типкурсова робота

20

Міністерство освіти Російської Федерації

ГОУ ВПО Уральський державний технічний університет-УПІ

Кафедра «Радіоелектроніка інформаційних систем»

Оцінка роботи ____________

Члени комісії ___________

Каскадів на біполярних ТРАНЗІСТОРЕКУРСОВАЯ РОБОТА

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Підпис Дата П.І.Б.

Керівник Елфимов В.І.

Студент Костарева Т.В.

Група: Р-224б

Номер залікової книжки 09111006

  • Єкатеринбург 2003
  • Зміст
  • 1. Мета курсової роботи
  • 2. Завдання на курсову роботу
  • 3. Зміст курсової роботи
  • Список використаної літератури
  • Додаток 1. Перелік елементів
  • Додаток 2. Принципова схема підсилювального каскаду

1. Мета курсової роботи

Мета курсової роботи полягає в закріпленні знань, отриманих при вивченні дисципліни «Електроніка», в отриманні досвіду розробки і розрахунку основних характеристик підсилювальних каскадів, в розвитку навичок виконання інформаційного пошуку, користування довідковою літературою, визначення параметрів еквівалентних схем біполярних і польових транзисторів, в створенні різнобічного уявлення про конкретні електронних елементах.

2. Завдання на курсову роботу

В ході виконання курсової роботи необхідно для заданого типу транзистора виписати паспортні параметри і статичні характеристики, відповідно до схеми включення і величинами елементів схеми підсилювального каскаду вибрати положення режиму спокою, для якого слід розрахувати параметри еквівалентних схем транзистора і малосигнальний параметри транзистора, графоаналітичним методом визначити основні параметри підсилювального каскаду.

3. Зміст курсової роботи


1. Паспортні дані

транзистор КТ602А

Транзистор кремнієвий планарний npn універсальний малопотужний. Призначений для застосування в схемах генерування і посилення сигналів радіотехнічних пристроїв.

електричні параметри

Граничне напруга при Iе = 50 мА, = 5 мкс, f = 2 кГц ............... 70 В

Напруга насичення колектор-емітер при Ік = 50 мА, Іб = 5 мА .3В

Напруга насичення база-емітер при Ік = 50 мА, Іб = 5 мА .. ...... .3 В

Ємність колекторного переходу при Uкб = 50 В, f = 2 МГц, не більше 4ПФ

Ємність емітерного переходу при Uеб = 0 В, f = 2 МГц, не більше 25 пФ

Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку при Uкб = 10 В, Ік = 10 мА, f = 2 МГц, ... 300 пс

Гранична частота .................................................... ... 150 МГц

Зворотний струм колектора при Uкб = 120 В, Т = 298 К, ​​не більше: .. 70 мкА

Граничні експлуатаційні дані

Постійна напруга колектор-база .............................. .120 В

Імпульсна напруга колектор-база .............................. .160 В

Постійна напруга колектор-емітер ........................ ..100 В

Постійна напруга емітер-база .................................... 5 В

Постійний струм колектора ............................................. 75 мА

Постійний струм емітера ................................................ .80 мА

Постійна розсіює потужність при Т = 358 К .................. 0,2 Вт

Температура переходу ................................................... .... 393 К

Температура навколишнього середовища ......... .. ............... ... від 233 до 358 К 2. На сімействі вихідних характеристик будуємо навантажувальну пряму

Навантажувальна пряма визначається рівнянням

і будується по двох точках: при I К = 0, U КЕ = Е П і при U КЕ = 0, I К = Е П / R К.

Так як обрана схема з подільником напруги, рівняння навантажувальної прямої перетвориться до виду

і будується по двох точках: при I К = 0, U КЕ = Е П і при U КЕ = 0, I К = Е П / R К. В ході побудови навантажувальної прямої, значення R до було змінено, щоб навантажувальна пряма проходила більш круто, відповідно R к = 390 Ом, R н = 680 Ом.

Мал. 1. Схема включення біполярного транзистора із загальним емітером і фіксованою напругою база-емітер


3. Вибираємо на навантажувальної прямої режим спокою (робочу точку)

Фіксуємо параметри режиму спокою.

Робочу точку вибираємо приблизно посередині між режимами відсічення і насичення в точці перетину навантажувальної прямої з найближчої вихідний характеристикою. Фіксуємо параметри режиму спокою: U КЕТ 13,8 В, U БЕО 0,79 В, I до = 16,7 мА, I бо = 0,625 мА.

Для отримання фіксованого напруги зсуву на базі транзистора застосовується резисторний дільник напруги, а конкретні значення величин R1 і R2 вибираються виходячи з необхідної величини. Ця схема називається схемою стабілізації з фіксованою напругою зміщення бази. Виберіть струм дільника I Д, що протікає через R2, з умови I Д = (10 - 20) I Б0 і визначте величини опорів резисторів R1, R2:

,.

,

3. Графічно визначаємо малосигнальний параметри

транзистора в околицях робочої точки

Н-параметри по сімейству вхідних і вихідних характеристик:

- вхідний опір транзистора при короткому замиканні на виході для змінної складової струму;

- коефіцієнт передачі по току при короткому замиканні на виході для змінної складової струму;

- вихідна провідність транзистора при розімкнутому вході для змінної складової струму (холостий хід вхідного ланцюга);

- коефіцієнт зворотного зв'язку по напрузі при розімкнутому вході для змінної складової струму.

Для підвищення точності розрахунків збільшення I К, I Б, U БЕ, U КЕ беремо симетрично щодо робочої точки транзистора в режимі спокою;

5. Розраховуємо величини елементів еквівалентної схеми транзистора

Визначаємо параметри еквівалентної схеми біполярного транзистора, яка представлена ​​на рис. 4.

Мал. 4. Фізична малосигнальная високочастотна еквівалентна схема біполярного транзистора (схема Джиаколетто)

Обчислюємо параметри схеми Джиаколетто, скориставшись наступними співвідношеннями:

- бар'єрна ємність колекторного переходу; , З ряду номінальних значень вибираємо

- вихідний опір транзистора; - опір колекторного переходу;

- опір емітерного переходу по емітерного струму;

- опір емітерного переходу базового струму;

- розподілене опір бази,

де ОС - постійна часу зворотного зв'язку транзистора;

- дифузійна ємність емітерного переходу,

де Т - гранична частота транзистора;

- власна постійна часу

транзистора; = 0,015 (нс)

- крутизна транзистора; S = 1,81 (А / В)

6. Визначаємо граничні і граничні частоти транзистора

а) виписуємо з довідника для біполярного транзистора значення граничних і граничних частот гр = Т, оцінюємо граничну частоту зі співвідношення: Т = | Н 21Е | вим = 0,15 ГГц - гранична частота підсилення транзистора по струму в схемі з загальним емітером, де | Н 21Е | - модуль коефіцієнта передачі по току на високих частотах, вим - частота, на якій він виміряно (довідкові дані);

б) розраховуємо граничні і граничні частоти біполярного транзистора, скориставшись наступними співвідношеннями:

- гранична частота в схемі включення транзистора із загальним емітером;

- гранична частота в схемі включення транзистора із загальною базою;

- максимальна частота генерації;

- гранична частота транзистора по крутизні;

7. Оцінюємо частотні залежності Y-параметрів транзисторів

Визначаємо частотні залежності модулів Y 21 (), Y 11 () біполярного транзистора, скориставшись співвідношеннями:

- провідність прямої передачі, яку визначаємо при коротко замкнутому для змінної складової виході транзистора;

- вхідна провідність, яку визначаємо при короткозамкненим для змінної складової виході транзистора,

де 2 , S = 2 S.

Побудуємо графіки залежностей Y 21 () і Y 11 (), задаючись значеннями (максимальне значення частоти повинно бути
(10 - 100) S;

8. Визначимо опір навантаження транзистора по змінному струмі:

Оцінимо значення опору навантаження біполярного транзистора по змінному струмі зі співвідношення

(Ом);

погоджуючи із значенням з номінального ряду, одержимо R ~ = 240 Ом 9. Побудуємо навантажувальну пряму транзистора по змінному струмі на сімействі вихідних характеристик

Навантажувальна пряма по змінному струмі проходить через точку режиму спокою (I ок, U КЕТ) і через точку з координатами
I к = 0; U ке = I ок R ~ + U КЕТ = 7010 -6 240 + 13,8 = 13,82 В

10. З використанням навантажувальної прямої по змінному струмі на вихідних характеристиках транзистора побудуємо наскрізну характеристику I к = (U бе).

Під наскрізний характеристикою транзистора розуміється залежність амплітуди змінної складової вихідного струму від значення амплітуди змінної складової вхідної напруги. Вид наскрізний характеристики транзистора представлений на рис. 6. За наскрізний характеристиці транзистора знайдемо найбільшу величину вхідної напруги U вх.н, при якій максимально охоплюється вся змінна частина наскрізний характеристики (рис. 6, ділянка ВАС).

11. Визначимо динамічні параметри підсилювального каскаду для двох величин амплітуди вхідного сигналу U вх

U вх1 = U вх. н; U вх2 = U вх. н / 2

і двох значень опору навантаження R н:

R Н1 =; R Н2 = R н (відповідно до технічного завдання):

1) розрахуємо динамічні параметри підсилювального каскаду на біполярному транзисторі з використанням графоаналітичного методу:

- коефіцієнт посилення по току;

- коефіцієнт посилення по напрузі;

- коефіцієнт посилення за проектною потужністю, де приріст і відповідне йому прирощення визначимо по вхідний характеристиці біполярного транзистора, а збільшення, - по навантажувальної прямої для постійного і змінного струмів (в залежності від значення опору навантаження) на сімействі вихідних характеристик поблизу режиму спокою транзистора;

При U ВХ1 = U ВХ.Н,

а) при R Н1 =

3,2 * 10 4

б) при R Н2 = R н

2,1 * 10 4

При U ВХ2 = U ВХ.Н / 2

а) при R Н1 =

3,3 * 10 4

б) при R Н2 = R н

2,8 * 10 4

2) оцінимо динамічні параметри підсилювального каскаду за допомогою аналітичних співвідношень:

До i = H 21Е / (1 + Н 22Е R ~) - коефіцієнт посилення по току, при R Н = необхідно підставляти замість R ~ значення R К;

До u = H 21Е R ~ / H 11Е - коефіцієнт посилення по напрузі, при R Н = замість R ~ необхідно підставляти значення R К;

До p = - коефіцієнт посилення за проектною потужністю, при R Н = замість R ~ необхідно підставляти значення R К;

а) при R Н1 =

До i = H 21Е / (1 + Н 22Е R К) = 45,28 / (1 + 390 * 0,66 * 10 -4) = 44,14

До u = H 21Е R К / H 11Е = 45,28 * 390/25 = 706,4

До p = = 2050,3 * 390/25 * (1 + 390 * 0,66 * 10 -4) = 3,12 * 10 4

б) при R Н2 = R Н

До i = 44,55

До u = 434,7

До p = 1,9 * 10 4

12. Оцінимо нелінійні спотворення в усилительном каскаді на транзисторі

Коефіцієнтом гармонік називається відношення діючого значення суми вищих гармонік вихідної напруги до діючого значенням його першої гармоніки:

,

де U 1, U 2, U 3 і т.д. - діючі значення окремих гармонік вихідної напруги.

Цей коефіцієнт можна оцінити методом п'яти ординат по наскрізний характеристиці, який дозволяє врахувати вплив другої і третьої гармонік вхідного сигналу.

,

де - коефіцієнт другої гармоніки; - коефіцієнт третьої гармоніки, визначаються графічно. Для цього на наскрізний характеристиці відзначаємо п'ять точок (див. Рис. 10), відповідних точці спокою (нульова амплітуда вхідного сигналу), найбільшій амплітуді вхідного сигналу U ВХ. Н (з урахуванням обох півхвиль), половині максимальної амплітуди вхідного сигналу, тобто (1/2) U ВХ. Н (Теж з урахуванням обох півхвиль). За цим точкам обчислюємо значення відрізків,,,

a = 12 мА, в = 10,5мА, з = 10мА

тоді

при U ВХ2 = U ВХ.Н / 2

a = 6,2мА, в = 6мА, з = 5,5мА

тоді


13. Аналіз отриманих даних

Результатом виконання даної курсової роботи є розрахунок основних характеристик підсилювального каскаду, виконаного на біполярному транзисторі.

Розглянутий в роботі підсилювальний каскад має високий коефіцієнт посилення як по напрузі, так і по току (при U вх1 = U вх і R Н1 = R н коефіцієнт посилення по току склав K i = 45,28, а за напругою K i = 461,7), що дозволяє використовувати такі каскади, наприклад, в більш потужних підсилювачах.

Коефіцієнт гармонік при U вх1 = U вх н; R Н1 = R н склав 5,6

Найбільші труднощі для мене викликало визначення динамічних параметрів підсилювального каскаду графоаналітичним методом.

Найбільш корисно для мене як результат виконання даної курсової роботи є закріплення знань, отриманих при вивченні дисципліни «Електроніка», а також отримання досвіду розробки і розрахунку основних характеристик підсилювальних каскадів.

Загальні витрати часу на виконання курсової роботи і оформлення пояснювальної записки склало майже три тижні, тому що паралельно з цією роботою доводилося дуже багато робити домашніх завдань з інших предметів.

Ця курсова робота допомогла більш повно розібратися в методиці розрахунку підсилюючих каскадів, яка буде корисна в моєї майбутньої інженерної діяльності.


Список літератури

Електроніка: Методичні вказівки до виконання курсової роботи / В.І. Елфимов, Н.С. Устиленко. Єкатеринбург: УГТУ-УПІ, 2002. 37 с

Напівпровідникові прилади. Транзистори малої потужності: Довідник / За ред. А.В. Голомедова. 2-е изд., Стереотип. М .: Радио и связь, изд. фірма "Куб-ка", 1994. 384 с.

Додаток 1. перелік елементів

Поз. обозна-чення

Найменування

Кол.

Примітка

1

2

3

4

резистори

R 1

МЛТ-0,125-2кОм 10%

1

R 2

МЛТ-0,125- 8 2Ом 10%

1

R До

МЛТ-0,125- 390 Ом 10%

1

R Н

МЛТ-0,125- 680 Ом 10%

1

транзистор

VT

ГТ330Ж

1

вим

лист

№ докум.

Підпис

Дата

Розробник.

Шарафгаліева Т.В.

Схема електрична принципова ланцюга живлення транзистора

перелік елементів

Літ.

лист

листів

Пров.

Елфимов В.І.

1

2

УГТУ-УПІ

Р-224б

Н.контр.

Затвердив.

Додаток 2. Принципова схема підсилювального каскаду

вим

лист

№ докум.

Підпис

Дата

Розробник.

Шарафгаліева І. Ф.

Схема електрична принципова

ланцюга харчування транзистора

Літ.

лист

листів

Пров.

Елфимов В.І ..

До

2

2

УГТУ-УПІ

Р-224

Н. контр.

Затвердив.



  • Каскадів на біполярних ТРАНЗІСТОРЕКУРСОВАЯ РОБОТА
  • Студент Костарева Т.В.
  • 1. Мета курсової роботи
  • 2. Завдання на курсову роботу
  • 3. Зміст курсової роботи
  • 2. На сімействі вихідних характеристик будуємо навантажувальну пряму
  • 3. Вибираємо на навантажувальної прямої режим спокою (робочу точку)
  • 3. Графічно визначаємо малосигнальний параметри
  • 5. Розраховуємо величини елементів еквівалентної схеми транзистора
  • 6. Визначаємо граничні і граничні частоти транзистора
  • 7. Оцінюємо частотні залежності Y-параметрів транзисторів
  • 8. Визначимо опір навантаження транзистора по змінному струмі
  • 9. Побудуємо навантажувальну пряму транзистора по змінному струмі на сімействі вихідних характеристик
  • 10. З використанням навантажувальної прямої по змінному струмі на вихідних характеристиках транзистора побудуємо наскрізну характеристику I к
  • 11. Визначимо динамічні параметри підсилювального каскаду для двох величин амплітуди вхідного сигналу U вх
  • 12. Оцінимо нелінійні спотворення в усилительном каскаді на транзисторі
  • 13. Аналіз отриманих даних
  • Список літератури
  • 2-е изд., Стереотип. М .: Радио и связь, изд. фірма "Куб-ка", 1994. 384 с.
  • Примітка