Параметры транзисторов
Задание 1
Рассчитать параметры элементов усилителя на биполярном транзисторе (БТ). Схема усилителя приведена на рис.1.
Построить графики:
напряжения на выходе ненагруженного источника сигнала;
напряжений в точках 1, 2, 3, 4, 5 при подаче на вход усилителя напряжения источника сигнала и наличии напряжения питания;
напряжения UКЭ.
Привести основные параметры применяемого БТ.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.
Тип транзистора определяется по первой букве фамилии студента (табл. 2).
Рис.1 – Принципиальная схема усилительного каскада
Исходные данные для расчета
| Наименование параметра | Единица измерения | Формула для расчета параметра |
| Напряжение источника сигнала | мВ | Еи=(mn+40)/20 |
| Внутреннее сопротивление источника сигнала | Ом | Rн=(120-mn)·5 |
| Нижняя граничная частота усиливаемых сигналов | Гц | fН=(mn+100)·2 |
| Верхняя граничная частота усиливаемых сигналов | Гц | fВ=(mn+100)·50 |
| Величина нагрузки | кОм | Rн=m+10 |
| Емкость монтажа | пФ | См=(150-mn)/20 |
Приложение 1. Параметры транзисторов
| Параметр | Единица измере-ния | Тип транзистора | |||||
| КТ355А | КТ343A | КТ347А | КТ201А | КТ312В | КТ361Б | ||
| Iкб0 | мкА | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 10 | 1 |
| h21e | - | 80…300 | >30 | 30…400 | 20…60 | 10…100 | 50…300 |
| fгр | МГц | 1500 | 300 | 500 | 10 | 80 | 250 |
| Ске | пФ | 2 | 6 | 6 | 20 | 5 | 9 |
| Uкб max | В | 15 | 17 | 15 | 20 | 15 | 25 |
| Uке max | В | 15 | 17 | 15 | 20 | 15 | 25 |
| Iк max | мА | 60 | 50 | 50 | 20 | 30 | 50 |
| Pmax | мВт | 225 | 150 | 150 | 150 | 225 | 150 |
| Tmax | оС | -55 | -10 | -40 | -60 | -40 | -60 |
| Tmin | оС | +125 | +150 | +85 | +125 | +85 | +100 |
| Тип перехода | - | n-p-n | p-n-p | p-n-p | n-p-n | n-p-n | p-n-p |
В
Ом
Гц
Гц
Ом
Ф
Для заданного типа транзистора должно выполняться условие:
UКE max > E.
UКE max=15 В
В
2.На входной
характеристике
транзистора
(при UKE
0)
определяем
параметры
рабочей точки
IБО,
UБЕ0
(режим покоя).
В
3.Определяем величину UКЕ0:
UКЕ0 = (0.4 … 0.5)Е.
4.На выходных характеристиках транзистора определяем параметр рабочей точки IK0.
5.По полученным значениям Е, IK0, UКЕ0 строим динамическую характеристику транзистора.
6.Находим величину сопротивления RК:
RК=0.4Е/ IK0.
Мощность, рассеиваемая на резисторе RK, равна
.
7.Определяем величину сопротивления RЕ в цепи термостабилизации.
Находим падение напряжения на резисторе RЕ:
URe=E-UKE0-0.4E.
Далее определяем величину резистора RЕ
RЕ= URe / IK0.
Мощность, рассеиваемая на резисторе RЕ, равна
.
Мощность, рассеиваемая на резисторе RЕ, равна
.
По результатам расчетов выбираем стандартные значения и тип резисторов RK и RE.
8.Находим емкость конденсатора СЕ:
(мкФ).
9.Находим входное сопротивление переменному току транзистора (в точке покоя по входной характеристике).
.
Выбираем ток в цепи делителя из условия
IД=(4…5)IБ0.
Определяем величины R1 и R2 по формулам:
Условие R2=(5…10)RBX выполняется
11.Находим величину напряжения на входе усилителя:
12.Определяем коэффициент усиления каскада по напряжению на средних частотах:
Эквивалентное выходное сопротивление каскада
и в децибелах
13.Находим величину напряжения выходного сигнала на средних частотах
14.Определяем величину разделительного конденсатора С2:
15.Рассчитываем коэффициент частотных искажений на верхних частотах диапазона:
где СМ – паразитная емкость монтажа, СБЕ – емкость участка коллектор – эмиттер.
16. Находим минимальное значение коэффициента усиления каскада по мощности:
и в децибелах
Строим графики:
напряжения на выходе ненагруженного источника сигнала;
напряжений в точках 1, 2, 3, 4, 5 при подаче на вход усилителя напряжения источника сигнала и наличии напряжения питания;
напряжения UКЭ.
Задание 2
Рассчитать инвертирующий и неинвертирующий усилители на операционном усилителе (ОУ). Схема должна содержать цепи частотной коррекции и балансировки нуля.
Привести описание работы и основные параметры применяемой микросхемы.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.
Тип ОУ определяется первой буквой фамилии студента (табл. 3).
Таблица 3
| Первая буква фамилии | А-Г | Д-И | К-Н | О-С | Т-Ц | Ч-Я |
| Тип ОУ | К140УД7 | К140УД8 | К544УД2 | К153УД5 | К574УД1 | К153УД1 |
Приложение 3. Параметры операционных усилителей
| Параметр | Единица измере-ния | Тип микросхемы | |||||
| К140УД7 | К140УД8 | К140УД12 | К544УД2 | К553УД2 | К574УД1 | ||
| А | - |
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
мА | 4 | 5 | 0.04 | 7 | 8.5 | 8 |
|
|
мВ | 9 | 50 | 5 | 30 | 7.5 | 50 |
| RBX | МОм | 0.4 | 1 | 50 | 1000 | 0.3 | 1000 |
| RВЫХ | Ом | 250 | 200 | 5000 | 200 | 300 | 200 |
| IВХ | нА | 400 | 0.2 | 11 | 0.5 | 1500 | 0.5 |
|
|
нА | 200 | 0.1 | 7 | 0.5 | 500 | 0.2 |
| f1 | МГц | 0.8 | 1 | 0.3 | 15 | 1 | 10 |
| V | B/мкс | 0.3 | 2 | 0.8 | 20 | 0.5 | 50 |
| КОС СФ | дБ | 70 | 70 | 70 | 70 | 80 | 80 |
| UСФ ВХ | В |
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
IВЫХ (RH) |
мА (кОм) |
(2) | (2) | 10 | (2) | (2) | 5 |
15
Приложение 4. Схемы операционных усилителей
В зависимости от условий подачи на вход ОУ усиливаемого сигнала, а также с учетом подключения внешних компонентов можно получить инвертирующее и неинвертирующее включение усилителя. Любое схемотехническое решение с применением ОУ содержит одно из таких включений.
Инвертирующий усилитель
Напряжение источника сигнала
Внутреннее сопротивление источника сигнала
==>
Неинвертирующий усилитель
Задание 3
Рассчитать симметричный мультивибратор на ОУ. Тип ОУ определяется таблицей 3. Исходные данные для расчета:
- амплитуда
импульсов
В; Umax=2В
- частота
импульсов
кГц;
F=14
кГц
- сопротивление нагрузки RH= (n+2) кОм. Rn=11кОм
Дать описание работы симметричного мультивибратора на ОУ.
Построить графики напряжений в точках 1, 2, 3 относительно корпуса (при наличии напряжения питания).
Определить длительность фронта генерируемого импульса.
Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. В электронной технике используются самые различные варианты схем мультивибраторов, которые различаются между собой по типу используемых элементов (ламповые, транзисторные, тиристорные, микроэлектронные и так далее), режиму работы (автоколебательный, ждущий синхронизации), видам связи между усилительными элементами, способам регулировки длительности и частоты генерируемых импульсов и так далее.
Отнесение мультивибратора к классу автогенераторов оправдано лишь при автоколебательном режиме его работы. В ждущем режиме мультивибратор вырабатывает импульсы только тогда, когда на его вход поступают специальные запускающие сигналы. Режим синхронизации отличается от автоколебательного лишь тем, что в этом режиме с помощью внешнего управляющего (синхронизирующего) напряжения можно изменять частоту генерируемых колебаний.
Схема симметричного мультивибратора на ОУ
1.