Расчет электрических показателей
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
Задание 1
1. Для усилительного транзисторного каскада:
.1. Выбрать транзистор, определить напряжение источника питанияUп, рассчитать сопротивление резисторов Rк, Rб1, Rб2 и выбрать их номиналы.
.2. Определить h-параметры h11Э, h12Э, h21Э и h22Э в рабочей точке транзисторного каскада, его входное и выходное сопротивления Rвх и Rвых.
.3. Найти амплитуды напряжения и тока базы Uбm, Iбm, коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности кI, кU, кР и амплитуду напряжения источника сигнала UGm.
.4. Рассчитать емкости конденсаторов СР1, СР2 СЭ и выбрать их номиналы.
Исходные данные
Сопротивление нагрузки Rн, Ом 300Амплитуда напряжения в нагрузке Uнm, В2Внутреннее сопротивление источника сигнала RG, Ом200Нижняя граничная частота Fн, Гц75Допустимые частотные искажения на граничной частоте Мн1,41Максимальная температура окружающей среды Тm, 0С40
Рис. Схема электрическая принципиальная усилительного каскада с общим эмиттером
Решение
.1 Сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора
Rк = (1+ КR) • Rн, (1.1)
где КR - коэффициент соотношения сопротивлений Rн и Rк;
При Rн = 300 Ом ? 1 кОм принимаем КR = 1,2 к = (1+ 1,2) • 300 = 660 Ом
По приложению 2 /5/ выбираем номинал сопротивления Rк = 660 Ом
Эквивалентное сопротивление нагрузки каскада
, (1.2)
Амплитуда коллекторного тока
, (1.3)
Ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора
, (1.4)
где кз - коэффициент запаса, кз = 0,7…0,95
Минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора
Uкэп min = Uн m + U0, (1.5)
где U0 - напряжение коллектор-эмиттер, соответствующее началу прямолинейного участка выходных характеристик транзистора
кэп min = 2 + 1 = 3 В
Так как Uкэп min = 3 В меньше типового значения Uкэп = 5 В, принимаем Uкэп = 5 В.
Напряжение источника питания
, (1.6)
Выбираем напряжение питания Un = 20 В.
Сопротивление резистора эмиттерной цепи транзистора
, (1.7)
По приложению 2 /5/ принимаем номинал сопротивления Rэ = 600 Ом
Выбираем транзистор КТ315Г
а) максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
кэ доп = 25 В > Uп = 20 В
б) максимальный допустимый средний ток коллектора
к доп = 100мА > Iк п = 13,9 • 10-3 А
Строим входные и выходные характеристики транзистора (рисунок 1, 2).
На выходных характеристиках строим нагрузочную прямую по постоянному току по точкам А и В.
Точка А: Uкэ = 0, Iк = Uп/(Rк + Rэ) = 14/(330 + 300) = 22,2 • 10-3 А
Точка В: Uкэ = Uп = 14 В, Iк = 0
Уточняем напряжение в точке покоя, нанеся рабочую точку С на нагрузочную прямую с координатой Iк = Iк п = 13,9 • 10-3 Акэп = 5,2 В
Мощность в точке покоя транзистора
Ркп = Iк п • Uкэп , (1.8)
Ркп = 13,9 • 10-3 • 5,2 = 72,3 • 10-3 Вт
Наибольшая мощность рассеивания транзистора при максимальной рабочей температуре
, (1.9)
где Рк доп - максимальная допустимая мощность рассеивания на коллекторе при температуре окружающей среды Т0;
Тп max - максимальная температура перехода;
Т0 = 25 0С - температура окружающей среды, при которой нормируется
Рк доп.
Так как Рк п = 72,3 • 10-3 Вт < Рк max = 125 • 10-3 Вт, следовательно транзистор КТ315Б выбран верно.
На входной характеристике определяем координаты рабочей точки С:
бп = 0,175 мА, Uбэп = 0,52 В
Ток базового делителя Rб1, Rб2
Iд = (5…10) • Iбп , (1.10)д = 5 • 0,175 • 10-3 = 0,75 • 10-3 А
Сопротивление резистора базового делителя
, (1.11)
По приложению 2 /5/ выбираем номинал сопротивления Rб2 = 6,2 кОм.
Сопротивление резистора базового делителя
, (1.12)
По приложению 2 /5/ выбираем номинал сопротивления Rб1 = 12 кОм.
Эквивалентное сопротивление базового делителя
, (1.13)
.2 По входным характеристикам находим в рабочей точке, задаваясь
приращением ?Uб = 0,125 В
, (1.14)
По выходным характеристикам определяем h21 в рабочей точке транзистора. Находим приращение коллекторного тока и соответствующее ему приращение базового тока при пересечении Uкэ = Uкэп соседних от рабочей точки С выходных характеристик (точки Д, Е)
, (1.15)
Входное сопротивление каскада
, (1.16)
Выходное сопротивление каскада Rвых ? Rк = 300 Ом
.3 На выходных характеристиках строим нагрузочную прямую по
переменному току, которая проходит через рабочую точку С и имеет наклон
, (1.17)
Амплитуда тока базы по выходным характеристикам
, (1.18)
По входным характеристикам определяем амплитуду входного напряжения транзистора
, (1.19)
Коэффициент усиления каскада по току
, (1.20)
Коэффициент усиления каскада по напряжению
, (1.21)
Коэффициент усиления каскада по мощности
КР = КU • КI,