Методические рекомендации по решению задачи

Методические указания по решению задачи

При выполнении данного задания ознакомьтесь с разделом 2 данного методического пособия.

Задача 6

Рассчитать каскад предварительного усиления по напряжению на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером, с последовательной отрицательной обратной связью по току. Схема усилительного каскада приведена на рисунке 6. Данные для расчета приведены в таблице 6.

Таблица 6.

№ ва-риата	Тип и струк­тура тран­зистора	ЕкВ	Коос	Fн,,Гц	Rн, кОм	Ikmax. доп, мА	h21Э min	h21Э max	rб,Ом
1.	КТ312А п-р-п
2.	КТ312В п-р-п
3.	КТ315Б п-р-п		9,5		9,1
4.	КТ315В п-р-п
5.	ГТ320А р-п-р		8,6		8,2
6.	ГТ320Б р-п-р
7.	КТ350А р-п-р				8,2
8.	КТ373А п-р-п
9.	КТ373Г п-р-п		и
10.	КТ208Е р-п-р

Рисунок 6. Принципиальная схема резистивного усиления напряжения

Для решения задачи изучите материал [Л4, с.297 - 310].

Приведите условие задачи и таблицу с данными своего варианта.

4.1.В условии задачи заданы: тип транзистора, напряжение питания Ек коэффициент усиления каскада, охваченного отрицательной обратной связью К_ООС, нижняя частота спектра усиливаемого сигнала f_H, сопротивление нагрузки каскада R_H, приведены данные транзистора: максимально допустимый ток на коллекторе I_K max максимальное и минимальные значения коэффициента передачи h_{21Э min} и h_{21Э max} входное сопротивление r_б.

Требуется рассчитать, значения элементов схемы и данные рабочего режима транзистора.

4.2. Рассчитайте элементы схемы по приведенной методике.

1. Рассчитайте сопротивление резистора нагрузки транзистора R_K.

, где

Е_К- напряжение питания транзистора;

I_{K max} - максимальное значение тока коллектора.

, где

К₃ - коэффициент запаса по току i_К. Обычно К₃=0,7...0,8. Примем К₃=0,75.

Величины и Е_К выбирается из таблицы 6. Рассчитав R_K, выберите его стандартное значение.

2. Теперь рассчитайте сопротивление резистора эмиттерной стабилизации режима работы транзистора R_Э, являющийся элементом цепи ООС.

Требуемая стабилизация режима работы достигается, если:

Рассчитав , выберите его стандартное значение.

3. Рассчитайте эквивалентное сопротивление делителя напряжения R_ДЕЛ..

Делитель создает на базе транзистора напряжение смещения и участвует в стабилизации режима работы.

, где

S_i – коэффициент нестабильности.

В реальных схемах усилителя:

S_i = 2...5.

Примем среднее значение коэффициента

S_i = 3,5.

4. Определите параметры рабочего режима транзистора.

Для этого сначала рассчитайте минимальное значение коллекторного тока (максимальное значение уже рассчитано), минимальное и максимальное значения коллекторного напряжения: U_КЭmin иU_КЭmax.

Минимальное значение выходного коллекторного тока

.

Максимальное значение выходного коллекторного напряжения:

, где

R_Н - сопротивление нагрузки каскада, берется из табл.12.

Минимальное значение выходного коллекторного напряжения:

, где

U_{КЭ НАС} - напряжение насыщения биполярного транзистора.

Для кремниевых транзисторов U_{КЭ НАС} ≈0,8 В.

Для германиевых транзисторов U_{КЭ НАС} ≈0,5 В.

Теперь можно рассчитать параметры рабочего режима транзистора:

U_{КЭ Р.Т.}, I_{К Р.Т.}, U_{бЭ Р.Т.}, I_{б Р.Т.}.

Выходное напряжение -напряжение на коллекторе в рабочей точке:

.

Выходной ток - ток коллектора в рабочей точке:

.

Входной ток- ток базы в рабочей точке:

, где

h_21Э - среднегеометрическое значение коэффициента передачи тока транзистора:

, где

h_21Эmin и h_21Эmax - минимальное и максимальное значения коэффициента передачи тока. Эти величины берутся из табл.12.

Входное напряжение - напряжение на базе транзистора в рабочей точке:

, где

пороговое напряжение биполярного транзистора.

Для кремниевых транзисторов 0,7 В.

Для германиевых транзисторов 0,4 В, - входное сопротивление транзистора, берется из таблицы 6.

5. Рассчитайте сопротивления резисторов делителя и .

Эквивалентное сопротивление делителя:

.

Входное сопротивление усилительного каскада определяется сопротивлением делителя.

Поэтому:

Напряжение на эмиттере транзистора в рабочей точке:

.

В то же время:

.

Отсюда:

,

.

Рассчитав и выберите их стандартные значения.

6. Значение емкости разделительного конденсатора С_Р определяется, исходя из значения нижней частоты диапазона усиливаемого сигнала f_H:

.

Значение f_H: берется из таблицы 6.

7. Рассчитайте емкость блокировочного конденсатора С_Э. Назначение этого конденсатора - устранить отрицательную обратную связь по переменному току. Поэтому переменная составляющая тока в цепи эмиттера не должна протекать по цепи ООС, т.е. через R_Э. А для этого необходимо, чтобы сопротивление блокировочного конденсатора С_Э, включенного параллельно R_Э для переменного тока было гораздо меньше R_Э. Кроме того, конденсатор С_Э не должен вносить заметных частотных искажений

.

Рассчитав С_Р и С_Э выберите их стандартные значения.

8. Выполните проверочный расчет коэффициента усиления каскада.

.

Если получившийся коэффициент кажется меньше заданного, следует увеличить R_К и еще раз рассчитать К_ООС. Величина К_ООС должна быть приблизительно равна заданной.

Приложение 1

Приложение 1.1

Таблица 7

Тип диода
Параметры	2D212A	2D217A	2D213A	2D2I6A	КС510А	КС515А
UОБР max, В					-	-
IПР max, А					-	-
Iст min, мА	-	-	-	-
Iст max, мА	-	-	-	-
Uст тип, В	-	-	-	-
Cmin, пФ	-	-	-	-	-	-
Cmax, пФ	-	-	-	-	-	-
Qmin	-	-	-	-	-	-

Продолжение таблицы 7

Тип диода
Параметры	КС522А	КС530А	KB 103 А	KB106 А	KB 106B	KB 103В
UОБР max, В	-	-	-	-	-	-
IПР max, А	-	-	-	-	-	-
Iст min, мА			-	-	-	-
Iст max, мА			-	-	-	-
Uст тип, В			-	-	-	-
Cmin, пФ	-	-
Cmax, пФ	-	-
Qmin	-	-

Приложение 1.2.

В основу системы обозначений полупроводниковых диодов положен буквенно-цифровой код.

1-й элемент - буква исходный полупроводниковый материал.

Г и 1 - германий или его соединения;

К и 2 - кремний или его соединения;

А и 3 - соединения галлия и т.д.

2-ой элемент - буква - определяет подкласс диодов по их назначению.

Д - выпрямительные и импульсные;

В - варикапы;

И - туннельные диоды;

С - стабилитроны;

Ц - выпрямительные столбы и блоки и т.д.

3-ий элемент - цифра - определяет основные функциональные возможности. Для различных подклассов эта цифра означает свои индивидуальные особенности:

подкласс Д (выпрямительные и импульсные):

1- малой мощности;

2- большой мощности;

4, 5, 6, 7, 8, 9 - для импульсных диодов;

подкласс В ( варикапы):

1 - подстроечный варикап;

2 - умножительные варикапы;

подкласс И (туннельные):

1- усилительные;

2- генераторные;

3 - переключательные и т.д;

подкласс С (стабилитроны):

1, 2, 3, - с мощностью до 0,3 Вт;

4,5,6 - с мощностью до 5 Вт;

7, 8, 9- с мощностью до 10 Вт.

4-й элемент - число - порядковый номер разработки.

Для стабилитрона 4-й элемент (две цифры) означают напряжение стабилизации.

5-й элемент - буква - определяет разновидность диодов данной серии.

В настоящее время используется цветная и кодовая маркировка полупроводниковых приборов. Но эта маркировка столь разнообразна, что рамки настоящего пособия не дают возможность ее здесь привести.

Приложение 1.3

Рисунок 7. Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов

Рисунок 8. Вольт-амперные характеристики

Рисунок 9. Вольт-фарадные характеристики варикапа

Приложение 2

Приложение 2.1

Таблица 8

Тип транзистора	Структура транзистора	FГР, МГц	РКmax T, Вт	UКэmax, В	IK max, А	h21Эmin	h21Эmax
КТ602А	n-p-n		2,8		0,075
КТ611Г	n-p-n				0,1
КТ806А	p-n-p
КТ815А	n-p-n				1,5		-
ГТ402D	p-n-p	0,83	РКmax= =0,6Вт		0,5
КТ814Б	p-n-p				1,5		-
КТ809А	n-p-n	5,5
КТ807А	n-p-n				0,5
КТ816В	p-n-p						-
КТ819В	n-p-n						-

Приложение 2.2

Выходные характеристики транзисторов

Дата добавления: 2015-06-27