1- 6_Аналоговая схемотехника
.docТомский государственный университет систем
управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
Контрольная работа № 1
По дисциплине «Аналоговая схемотехника»
Вариант № 6
Выполнил:
студент группы ???
???
???
г. ???
2009 г
Задача 1
-
Указать способ включения транзистора. Рассчитать координаты точки покоя (напряжение и ток в выходной цепи транзистора до подачи входного сигнала) и их нестабильность в диапазоне температур (20…50) °С.
-
Построить нагрузочные прямые постоянного и переменного тока.
-
Изобразить эквивалентную схему каскада УНЧ для рабочего диапазона частот (области средних частот). Оценить коэффициент усиления по напряжению, входное и выходное сопротивления.
-
Характеристики и параметры транзистора приведены на рисунке 1.1, 1.2.
Схема 1.
Рис 1.1
Рис 1.2.
Коэффициент усиления тока базы β = 100. Омическое сопротивление области базы rБ = 100 Ом. Сопротивление коллекторного перехода rК = 5 МОм. Транзистор кремниевый.
Решение задачи 1:
Транзистор включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). R1, R2 – делитель фиксирующий потенциал базы транзистора VT1. R3 – сопротивление коллекторной цепи, с помощью которого формируется переменная составляющая напряжения на коллекторе VT1. R4 – Отрицательная Обратная Связь (ООС) по постоянному току. Рост тока коллектора при увеличении температуры ведет к увеличению падения напряжения на резисторе R4 и уменьшению напряжения на эмиттерном переходе транзистора, компенсируя первоначальную нестабильность. R5 – сопротивление нагрузки. С1, С2 – разделительные конденсаторы. С3 – шунтирует R4 для устранения (ООС) по переменному току. Таким образом, по переменной составляющей эмиттер транзистора заземлён.
E = 15 В, R1 = 13кОм, R2 = 2кОм, R3 = 5кОм, R4 = 1кОм, R5 = 10кОм, U0 = UКЭ, I0 = IК.
Определяем потенциал базы транзистора, пренебрегая базовым током по сравнению с током делителя:
Пологая β = 100 и UЭБ = 0,7 В, определяем:
Ток эмиттера
Ток коллектора в рабочей точке
Ток базы
Напряжение между коллектором и эмиттером
Сопротивление выходной цепи постоянному току
Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку E = 15 В на оси абсцисс и точку IК = E / R= = 15 / 5 = 3 мА на оси ординат. Отмечаем на характеристиках транзистора положение рабочей точка А.
Сопротивление выходной цепи переменному току
Через рабочую точку А и точку UКЭ = U0 + R~I0 = 7,265 + 3,33 ∙ 1,287 = 11,55 В на оси абсцисс проводим нагрузочную прямую переменного тока.
Температурная нестабильность коллекторного тока
Где
температурное смещение выходных характеристик транзистора;
температурное смещение входных характеристик транзистора.
Вывод: Схема неработоспособна в данном диапазоне температур. Транзистор с ростом температуры насыщается и не усиливает сигнал.
При построении эквивалентной схемы для средних частот закорачиваем E, C1, C2, C3, а транзистор заменяем его эквивалентной схемой (схема 2).
Схема 1.
Схема 2
Коэффициент усиления по напряжению
Где
Входное сопротивление усилителя
Выходное сопротивление каскада
Задача 2
-
Определить коэффициент усиления по напряжению на средних частотах.
-
Определить входное и выходное сопротивления.
-
Оценить полосу пропускания на уровне 3 дБ.
-
Оценить возможную ошибку смещения нуля и дрейф нулевого уровня на выходе операционного усилителя в диапазоне температур (20…50)ºС.
-
Характеристики и параметры ОУ приведены на рисунке 2.
Входное сопротивление rвх = 100 кОм, Выходное сопротивление rвых = 100 Ом, Напряжение смещения Uсм ≤ 5 мВ, Дрейф напряжения смещения δUсм ≤ 50 мкВ/К, Входной ток Iвх ≤ 5 мкА, Разность входных токов ΔIвх ≤ 1 мкА, Дрейф входного тока δIвх ≤ 10 нА/К, Дрейф разности входных токов δΔIвх ≤ 5 нА/К, Входное сопротивление для синфазного сигнала rсф = 100 МОм.
Рис. 2.
Решение задачи 2:
Схема анализируемого усилителя приведена на схеме 2. Введены обозначения элементов.
Схема 2
На постоянном токе схема является повторителем напряжения. Переменная составляющая Uвх усиливается в
Входное сопротивление каскада
Выходное сопротивление каскада
Нижняя рабочая частота при Mн = 3 дБ
Верхняя рабочая частота при Mн = 3 дБ
Ошибка смещения нуля
Дрейф выходного напряжения