20

Министерство образования Российской Федерации

Томский межвузовский центр дистанционного образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств»

(Учебное пособие «Аналоговые электронные устройства»,

автор Красько А.С., 2000г.)

Тема работы:

Расчет параметров каскада на биполярном транзисторе с ОЭ

Расчет параметров каскада на биполярном транзисторе с ОК

Выполнил:

студент ТМЦДО

2005г

Содержание

1 Постановка задачи …………………………………………...…….…3

2 Расчетная часть ………………………………………….……..……..5

2.1.1 Расчет каскада с ОЭ ………………………………………………5

2.1.2 Проверка результатов программой ElectronicsWorkbench…….11

2.2.1 Расчет каскада с ОК ………………………………………………13

2.2.2 Проверка результатов программой ElectronicsWorkbench…….18

3 Выводы по работе ………………………………………………….…20

1 Постановка задачи

 Для каскада на БТ с ОЭ и эмиттерной схемой термостабилизации рассчитать, используя результаты предыдущей работы, следующие параметры:

 Коэффициент усиления по напряжению ;

 Входное сопротивление ;

 Входную динамическую емкость ;

 Выходное сопротивление ;

 Верхнюю граничную частоту усиления каскада при уровне частотных искажений, емкость нагрузки;

 Рассчитать номиналы разделительных и блокировочных конденсаторов при условии обеспечения нижней граничной частоты усиления каскада при уровне частотных искажений; При расчете принять сопротивление источника сигнала;

 Рассчитать и построить АЧХ и ФЧХ каскада. Расчет проводить для частот, равных ,,,,и,,,,.

 Используя результаты контрольной работы №1, определить, как влияет на и АЧХ температурные изменения входной проводимости транзистораg и крутизны .

 Определить время установления и спад плоской вершины импульса, при использовании каскада для усиления идеального прямоугольного импульса длительностью .

 С помощью программы Electronics Workbench показать правильность полученных результатов расчета , АЧХ и ФЧХ каскада,и.

 Рассчитать параметры и характеристики, указанные выше, для каскада с ОК. Тип БТ и его параметры взять из предыдущих работ.

 С помощью программы Electronics Workbench показать правильность полученных результатов расчета , АЧХ и ФЧХ каскада,и для каскада с ОК.

 Сделать выводы об отличии параметров и характеристик каскада с ОК от параметров и характеристик каскада с ОЭ.

2 Расчетная часть

2.1.1 Расчет каскада с оэ

Схема усилительного каскада с ОЭ приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Усилительный каскад с ОЭ

 Для каскада на БТ с ОЭ и эмиттерной схемой термостабилизации рассчитаем, используя результаты контрольной работы №1, следующие параметры:

 Коэффициент усиления по напряжению :

,

где Ом;

 Входное сопротивление :

Ом,

где - входное сопротивление транзистора с ОЭ,

,

=R_б1||R_б2= 823 Ом - сопротивление базового делителя.

 Входную динамическую емкость

где - постоянная времени транзистора

;

 Выходное сопротивление определяется со стороны выходных зажимов при отключенной нагрузке и нулевом входном сигнале. Если не учитывать величинуr_к (которое обычно велико), то

;

 Верхнюю граничную частоту усиления каскада при уровне

частотных искажений , емкость нагрузки

Т.к.

,

то М_в=1,41.

где τ_в - постоянная времени каскада:

,

где - постоянная времени выходной цепи транзистора,

;

- постоянная времени нагрузки,

;

 Рассчитаем номиналы разделительных и блокировочных конденсаторов при условии обеспечения нижней граничной частоты усиления каскада при уровне частотных искажений.

При расчете примем сопротивление источника сигнала .

Номинал разделительных емкостей можно определить из соотношения:

где - эквивалентное сопротивление, стоящее слева от разделительного конденсатора (обычно этокаскада либо(для ОЭ));

- эквивалентное сопротивление, стоящее справа от разделительного конденсатора (обычно это каскада либо);

τ_н - постоянная времени для разделительных и блокировочных цепей усилителя:

Тогда,

Номинал блокировочных емкостей в цепях эмиттеров приближенно определяются как:

 Рассчитаем и построим АЧХ и ФЧХ каскада. Расчет проведем для частот, равных ,,,,и,,,,.

Коэффициент усиления каскада в области средних частот:

.

Определим коэффициент усиления каскада в области ВЧ по формуле

Результаты сведены в таблицу 2.1

Таблица 2.1 Данные для АЧХ и ФЧХ в области ВЧ

f, МГц	3,736	18,68	37,36	74,72	373,6
КВ	47,76	42,95	33,98	21,51	9,43
Y	0,995	0,895	0,708	0,448	0,197
φ, град	-6	-26	-45	-63	-79

и

Коэффициент усиления каскада в области НЧ рассчитаем по формуле:

Результаты сведены в таблицу 2.2

Таблица 2.2 Данные для АЧХ и ФЧХ в области НЧ

f, кГц	0,1	0,5	1	2	10
КН	4,8	21,56	34,03	42,98	47,76
Y	0,1	0,449	0,708	0,895	0,995
φ, град	84	63	45	26	6

Графики АЧХ и ФЧХ показаны на рисунках 2.2 и 2.3 соответственно.

Рисунок 2.2 Амплитудно-частотная характеристика

Рисунок 2.3 Фазочастотная характеристика

 Используя результаты контрольной работы №1, определим, как влияет на и АЧХ температурные изменения входной проводимости транзистораg и крутизны .

При увеличении температуры, увеличивается I_K0 и, соответственно H_21Э, которые в свою очередь влияют на изменения входной проводимости транзистора g и крутизны . Но для каскада на БТ с ОЭ и эмиттерной схемой термостабилизации (исходя из результатов Контрольной работы №1), увеличение температуры до 50⁰С не вызывает значительного увеличения , следовательно, не изменяется и.Для повышения температурной стабильности рабочей точки введена ООС по постоянному току за счет резистора R_Э. Потенциал базы зафиксирован с помощью делителя R_б1, R_б2. Рост тока коллектора при увеличении температуры ведет к увеличению падения напряжения на резисторе R_Э и уменьшению напряжения на эмиттерном переходе транзистора, компенсируя первоначальную нестабильность. Для устранения ООС и, соответственно, искажения АЧХ, резистор R_Э шунтируют конденсатором С_Э, который рассчитывают так, чтобы его сопротивление в рабочем диапазоне частот было мало.

 Определим время установления и спад плоской вершины импульса, при использовании каскада для усиления идеального прямоугольного импульса длительностью .

.