Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Курский государственный университет"
Кафедра нанотехнологий
Пояснительная записка к курсовому проекту
по курсу "Схемотехника"
Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
Курск 2012
1. Рассчитать параметры элементов принципиальной схемы однотактного усилительного каскада (УК) предварительного усиления на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером и стабилизацией тока покоя с помощью последовательной ООС (ООС по току), режим работы каскада по постоянному току, входное и выходное сопротивления, коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности, коэффициент полезного действия.
2. Провести моделирование рассчитанного усилительного каскада. Сравнить результаты моделирования с результатами расчета.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
.Принципиальная схема усилительного каскада представлена на рисунке 1.
транзистор эмиттер биполярный ток
2.Параметры входного и выходного сигналов, нагрузки и допустимого уровня частотных искажений М представлены соответственно в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
ПараметрЕд. измПервая цифра номера вариантаUвхВ0,10,20,30,4UвыхВ1234fвкГц1000800600400fнкГц500400300200
Таблица 2
ПараметрЕд. измВторая цифра номера вариантаRнОм100200300400CнпФ6554МдБ3322
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
1.Расчет положения рабочей точки транзистора
Задаться:
-сопротивлением в цепи коллектора
;(1)
-падением напряжения на Rэ + Roc (на Rэ если Roc отсутствует в схеме)
.(2)
Определить:
-эквивалентное сопротивление нагрузки УК по переменному току
,(3)
где - выходное сопротивление каскада;
-требуемое значение напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке (с учетом температурной нестабильности - плюс 10%) (рисунок 2)
,(4)
Где - амплитуда выходного напряжения; - напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора, U=(1...2) В;
-требуемое значение тока коллектора в рабочей точке (с учетом температурной нестабильности - плюс 10%) (рисунок 2)
;(5)
-среднюю мощность, рассеиваемую на коллекторе
, (6)
которая не должна превышать предельного значения Ркmax взятого из справочных данных на транзистор;
Рисунок 2
требуемое значение напряжения источника питания Е
,(7)
гдеU=IR- падение напряжения на R.
При этом напряжение источника питания E не должно превышать U используемого транзистора и должно соответствовать рекомендованному ряду:
Е=(5; 6; 6,3; 9; 10; 12; 12,6; 15; 20; 24; 27; 30; 36) B.
Если в результате расчета Е не будет соответствовать значению из рекомендованного ряда, то путем вариации в формуле следует подогнать значение Е под ближайшее из рекомендованного ряда;
-напряжение на базе в рабочей точке
,(8)
где - напряжение база-эмиттер в рабочей точке, =(0,6…0,9)В (для кремниевых транзисторов);
-напряжение на коллекторе в рабочей точке
.(9)
2.Выбор транзистора и расчет тока базы и эмиттера в рабочей точке
Выбрать транзистор (из приведенных в таблице 3 или в [6]. [7]) с учетом следующих предельных параметров:
-предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер
;(10)
-предельно допустимое напряжение коллектор-база
;(11)
-предельно допустимый ток коллектора
;(12)
-предельно допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе
;(13)
-граничная частота усиления транзистора по току в схеме с ОЭ
.(14)
Определить:
-ток базы в рабочей точке
;(15)
- ток эмиттера в рабочей точке
.(16)
Таблица 3
Наименов. ПараметраЕд. изм.Наименование транзистора (n-p-n)2SC18152SC20012SC21202SC26652N17112N2222А2N2923Uкб maxВ60303550756025Uкэ maxВ50253050503025Iк maxА0,150,70,820,50,80,1Pк maxВт0,40,60,60,90,80,50,36fТМГц805012010070250100?-5020018013075150100?оспсек30025001300300025004801000Ск пФ325133025810Наименов. ПараметраЕд. изм.Наименование транзистора (n-p-n)2N39032N44002N41232N42642N52232N52322N5769Uкб maxВ60604030257040Uкэ maxВ40403015205015Iк maxА0,20,60,20,20,10,10,2Pк maxВт0,6250,6250,310,350,6250,330,35fТМГц25020025030015050100?-5080807020030040?оспсек400650400400400400400Ск пФ46,544444Примечание: Емкость коллекторного перехода Ск приведена для случая когда напряжение коллектор-база Uкб ном равно 10 В.
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
,(19)
-емко