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,