Усилительный каскад на биполярном транзисторе (стр. 1 из 3)

Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет-УПИ

Кафедра «Радиоэлектроника информационных систем»

Оценка работы____________

Члены комиссии___________

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕКУРСОВАЯ РАБОТА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Подпись Дата Ф.И.О.

РуководительЕлфимов В.И.

Студент Костарева Т.В.

Группа: Р-224б

Номер зачетной книжки 09111006

Екатеринбург 2003

Оглавление

1. Цель курсовой работы

2. Задание на курсовую работу

3. Содержание курсовой работы

Список используемой литературы

Приложение 1. Перечень элементов

Приложение 2. Принципиальная схема усилительного каскада

1. Цель курсовой работы

Цель курсовой работы состоит в закреплении знаний, полученных при изучении дисциплины «Электроника», в получении опыта разработки и расчета основных характеристик усилительных каскадов, в развитии навыков выполнения информационного поиска, пользования справочной литературой, определения параметров эквивалентных схем биполярных и полевых транзисторов, в создании разностороннего представления о конкретных электронных элементах.

2. Задание на курсовую работу

В ходе выполнения курсовой работы необходимо для заданного типа транзистора выписать паспортные параметры и статические характеристики, в соответствии со схемой включения и величинами элементов схемы усилительного каскада выбрать положение режима покоя, для которого следует рассчитать параметры эквивалентных схем транзистора и малосигнальные параметры транзистора, графоаналитическим методом определить основные параметры усилительного каскада.

3. Содержание курсовой работы

1. Паспортные данные

Транзистор КТ602А

Транзистор кремниевый планарный n-p-n универсальный маломощный. Предназначен для применения в схемах генерирования и усиления сигналов радиотехнических устройств.

Электрические параметры

Граничное напряжение при Iэ=50 мА, t=5 мкс, f=2 кГц ……………70 В

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при Iк=50 мА, Iб=5 мА .3В

Напряжение насыщения база-эмиттер при Iк=50 мА, Iб=5 мА..…….3 В

Емкость коллекторного перехода при Uкб=50 В, f=2 МГц, не более 4пФ

Емкость эмиттерного перехода при Uэб=0 В, f=2 МГц, не более 25 пФ

Постоянная времени цепи обратной связи при Uкб=10 В, Iк=10 мА, f=2 МГц, ...300 пс

Граничная частота…………………………………………….…150 МГц

Обратный ток коллектора при Uкб=120 В, Т=298 К, не более:..70 мкА

Предельные эксплуатационные данные

Постоянное напряжение коллектор-база………………………….120 В

Импульсное напряжение коллектор-база………………………….160 В

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер ……………………..100 В

Постоянное напряжение эмиттер-база ………………………………5 В

Постоянный ток коллектора ………………………………………75 мА

Постоянный ток эмиттера………………………………………….80 мА

Постоянная рассеиваемая мощность при Т=358 К………………0,2 Вт

Температура перехода……………………………………………....393 К

Температура окружающей среды………..……………...от 233 до 358 К

2. На семействе выходных характеристик строим нагрузочную прямую

Нагрузочная прямая определяется уравнением

и строится по двум точкам: при I_К = 0, U_КЭ = Е_П и при U_КЭ = 0, I_К = Е_П/R_К.

Так как выбрана схема с делителем напряжения, уравнение нагрузочной прямой преобразуется к виду

и строится по двум точкам: при I_К = 0, U_КЭ = Е_П и при U_КЭ = 0, I_К = Е_П/R_К. В ходе построения нагрузочной прямой, значение R_к было изменено, чтобы нагрузочная прямая проходила более круто, соответственно R_к = 390 Ом, R_н = 680 Ом.

Рис. 1. Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером и фиксированным напряжением база-эмиттер

3. Выбираем на нагрузочной прямой режим покоя (рабочую точку)

Фиксируем параметры режима покоя.

Рабочую точку выбираем примерно посередине между режимами отсечки и насыщения в точке пересечения нагрузочной прямой с ближайшей выходной характеристикой. Фиксируем параметры режима покоя: U_кэо=13,8 В, U_бэо=0,79 В, I_ко=16,7 мА, I_бо=0,625 мА.

Для получения фиксированного напряжения смещения на базе транзистора применяется резисторный делитель напряжения, а конкретные значения величин R1 и R2 выбираются исходя из необходимой величины

. Эта схема называется схемой стабилизации с фиксированным напряжением смещения базы. Выберите ток делителя I_Д, протекающий через R2, из условия I_Д = (10 - 20) I_Б0 и определите величины сопротивлений резисторов R1, R2:

, .

,

3. Графически определяем малосигнальные параметры

транзистора в окрестностях рабочей точки

Н-параметры по семейству входных и выходных характеристик:

- входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

- коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

- выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе для переменной составляющей тока (холостой ход входной цепи);

- коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе для переменной составляющей тока.

Для повышения точности расчетов приращения DI_К, DI_Б, DU_БЭ, DU_КЭ берем симметрично относительно рабочей точки транзистора в режиме покоя;

5. Рассчитываем величины элементов эквивалентной схемы транзистора

Определяем параметры эквивалентной схемы биполярного транзистора, которая представлена на рис. 4.

Рис. 4. Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)

Вычисляем параметры схемы Джиаколетто, воспользовавшись следующими соотношениями:

- барьерная емкость коллекторного перехода; , Из ряда номинальных значений выбираем

- выходное сопротивление транзистора; - сопротивление коллекторного перехода;

- сопротивление эмиттерного перехода по эмиттерному току;

- сопротивление эмиттерного перехода базовому току;

- распределенное сопротивление базы,

где t_ОС – постоянная времени обратной связи транзистора;

- диффузионная емкость эмиттерного перехода,

где ¦_Т – граничная частота транзистора;

- собственная постоянная времени

транзистора; t = 0,015 (нс)

- крутизна транзистора; S = 1,81 (А/В)

6. Определяем граничные и предельные частоты транзистора

а) выписываем из справочника для биполярного транзистора значения граничных и предельных частот ¦_гр = ¦_Т, оцениваем граничную частоту из соотношения: ¦_Т = |Н_21Э| ¦_изм = 0,15 ГГц - граничная частота усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером, где |Н_21Э| - модуль коэффициента передачи по току на высоких частотах, ¦_изм - частота, на которой он измерен (справочные данные);

б) рассчитываем граничные и предельные частоты биполярного транзистора, воспользовавшись следующими соотношениями:

- предельная частота в схеме включения транзистора с общим эмиттером;