Электроника 1.1 / ИДЗ№3

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Энергетический институт

Кафедра электропривода и электрооборудования

Индивидуальное задание №2

Расчет усилителя переменного тока графо-аналитическим методом

Вариант №53

Выполнил: студент группы 5А8Б Овчинникова Д.А. 29.12.2020

_________

(подпись)

Проверил преподаватель: Тимошкин В.В.

_________

(подпись)

Томск 2020

Исходные данные транзистора

Транзисторы КТ379Б - кремниевые, эпитаксиально-планарные, структуры - n-p-n.

Предназначены для применения в различные рода схемах аппаратуры.

Выпускаются в металлическом корпусе с гибкими выводами.

Масса транзистора не более 0,6 г.

Таблица 1. Характеристики транзистора

25	25	5	0,030	0.025

где

Рис. 1. Схема транзистора

Рис. 2. Входная и выходная характеристики

Рис. 3. Схема усилителя с общим эмиттером

Назначение элементов схемы

В этой схеме R₁, R₂ – делитель, обеспечивающий требуемое значение напряжения смещения и используемое при установке рабочей точки транзистора.

Термостабилизацию и как следствие лучшую стабильность рабочей точки обеспечивает цепь эмиттерной стабилизации. Стабилизация происходит благодаря последовательной отрицательной обратной связи по постоянному току, получаемой при включении в эмиттерный провод резистора R_э. Для устранения отрицательной обратной связи по переменному току, снижающей коэффициент усиления каскада, резистор R_э шунтируют конденсатором C_э.

Сопротивление R_к в коллекторной цепи управляет значением выходного напряжения усилителя, равного падению напряжения на этом резисторе, можно сказать что резистор Rк определяет значение коэффициента усиления схемы. Емкости C₁, C₂ – разделительные конденсаторы, используемые для препятствия проникновения постоянной составляющей из предыдущих или последующих каскадов.

Конденсатор C_ф снижает влияние переменной составляющей на источник постоянного напряжения.

Построение гиперболы мощностей

Область безопасной работы (ОБР) ограничена тремя линиями предельных значений Iк, Uкэ, Pк. Разработчику необходимо обеспечить нахождение рабочей точки транзистора внутри ОБР.

Таблица 2

	2	4	6	8	10
	12,5	6,25	4,167	3,125	2,5

где – предельная допустимая мощность рассеивания, – предельно допустимый ток коллектора и предельно допустимое напряжение на коллекторе-эмиттере для заданной точки.

Построение линии нагрузки по постоянному току

В пределах допустимой зоны строим линию нагрузки, проходящую под углом или , которая отсекает напряжение кратное трём (3, 6, 9, 12, 15, 24, 27, 30) и напряжения 10, 20 В.

(выбраем угол 60 град)

После выбора линии нагрузки определяем параметры

• 

• 

Выбор рабочей точки усилительного каскада

Координаты рабочей точки А усилительного каскада:

Расчет активных сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера

Построение линии нагрузки по переменному току

Угол наклона линии нагрузки по переменному току не должен отличаться больше чем на 20% иначе линия нагрузки пересечет ось напряжения вблизи напряжения покоя

Для близких углов наклона нагрузочных линий справедливо соотношение:

тогда

Найдем эквивалентное сопротивление

Найдем приращение

Проверка:

Полученное значение эквивалентно значению

Построение динамических характеристик усилительного каскада

Находим из графика:

Расчет параметров делителя напряжения

При расчете тока делителя выбирают в несколько раз больше тока

Найдем сопротивления делителя напряжения

Определение параметров входного сигнала

Построение динамических характеристик усилительного каскада

Определяем параметры выходного сигнала:

Рис. 4. Характеристики усилительного каскада

Рассчитываем параметры усилительного каскада

Коэффициент усиления по току:

Коэффициент усиления по напряжению:

Коэффициент усиления по мощности:

Входное сопротивление каскада:

Выходное сопротивление:

КПД усилительного каскада:

Блокировочные, фильтрующие и разделительные конденсаторы должны удовлетворять следующим условиям:

Из данных формул следует:

Далее с помощью ряда для номинальных значений E24, принял:

Вывод

В ходе выполнения индивидуального задания № 2 был рассчитан биполярный транзистор КТ379Б. типа n-p-n графоаналитическим методом. Была составлена схема с общим эмиттером для структуры n-p-n и описаны основные элементы схемы и их назначение.

Построены входная и выходная характеристика транзистора, а также характеристика управления.

В результате были получены максимальные значения выходных и входных токов, напряжений, мощностей и сопротивлений, с помощью которых рассчитаны показатели данного транзистора.

Коэффициент усиления по току – соответствует теоретическому значению, от нескольких десятков до сотен. – от нескольких десятков до сотен и коэффициент по мощности , также соответствуют теоретическому значению.

Также в работе рассчитан коэффициент полезного действия транзистора, значение очень мало , это связано с тем, что исследование происходило в режиме А (как известно в нем наименьший КПД).

Список литературы

1) Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. 10-е изд. перераб. и доп. – К.: Технiка, 1984. – 424 с.

11