Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов всех форм обучения направления 654200 Радиотехника по специальностям: 200700 Радиотехника; 201600 Радиоэлектронные системы (стр. 4 из 6)

Рис. 8. Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)

Вычислите параметры схемы Джиаколетто, воспользовавшись следующими соотношениями:

- барьерная емкость коллекторного перехода;

- выходное сопротивление транзистора;

- сопротивление коллекторного перехода;

- сопротивление эмиттерного перехода

эмиттерному току;

- сопротивление эмиттерного перехода базовому току;

- распределенное сопротивление базы,

где t_ОС – постоянная времени обратной связи транзистора;

ориентировочное значение r_Б можно определить по формуле
r_Б @ Н_12Б/Н_22Б;

- диффузионная емкость эмиттерного перехода,

где ¦_Т – граничная частота транзистора;

- собственная постоянная времени

транзистора;

- крутизна транзистора;

б) определите параметры эквивалентной схемы полевого транзистора, которая представлена на рис. 9.

Рис. 9. Эквивалентная схема полевого транзистора

На эквивалентной схеме рис. 9 введены обозначения:

С_СИ – емкость между стоком и истоком – выходная емкость (справочные данные);

С_ЗС – емкость между затвором и стоком – проходная емкость (справочные данные);

С_ЗК – емкость между затвором и каналом (справочные данные);

R_i – внутреннее сопротивление транзистора;

S – крутизна характеристики транзистора;

R_КАН – среднее сопротивление канала полевого транзистора, которое приближенно оценивается из соотношения R_КАН = r_К/4, где r_К – сопротивление канала в рабочей точке, определяемое по формуле r_К = U_СИ0/I_С0;

U_СИ0 – напряжение сток-исток в рабочей точке,

I_С0 – ток стока в рабочей точке.

7. Определите граничные и предельные частоты транзистора:

а) выпишите из справочника для биполярного транзистора значения граничных и предельных частот, например, ¦_гр = ¦_Т, оцените граничную частоту из соотношения: ¦_Т = |Н_21Э| ¦_изм - 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) рассчитайте граничные и предельные частоты биполярного транзистора, воспользовавшись следующими соотношениями:

- предельная частота в схеме включения транзистора с общим эмиттером;

- предельная частота в схеме включения транзистора с общей базой;

- максимальная частота генерации;

- предельная частота транзистора по крутизне;

в) рассчитайте граничные и предельные частоты полевого транзистора, воспользовавшись следующими соотношениями:

¦_S = 1/(2p×R_КАН ×С_ЗК),

где ¦_S – предельная частота проводимости прямой передачи полевого
транзистора – это частота, на которой ½S½ уменьшается в

раз по сравнению со значением статической крутизны на нулевой частоте;

¦_ГР = S/(2p×С_СИ),

где ¦_ГР – граничная частота усиления полевого транзистора – это частота, на которой модуль коэффициента усиления по напряжению равен единице,

S – статическая крутизна характеристики полевого транзистора на нулевой частоте.

8. Оцените частотные зависимости Y-параметров транзисторов:

а) определите частотные зависимости модулей ½Y₂₁(w)½, ½Y₁₁(w)½ биполярного транзистора, воспользовавшись соотношениями:

- проводимость прямой передачи, которую определяют при коротко замкнутом для переменной составляющей выходе транзистора;

- входная проводимость, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора,

где w_b = 2p¦_b, w_S = 2p¦_S .

Постройте графики зависимостей ½Y₂₁(w)½ и ½Y₁₁(w)½, задаваясь значениями w (максимальное значение частоты должно быть
w ³ (10 – 100)×w_S;

б) определите частотные зависимости системы Y-параметров полевого транзистора, используя следующие соотношения:

- входная проводимость, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора;

- проводимость обратной передачи, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей входе транзистора;

- проводимость прямой передачи, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора;

- выходная проводимость, которую определяют при короткозамкнутом для переменной составляющей входе транзистора.

В приведенных соотношениях приняты следующие обозначения:

R_КАН - среднее значение сопротивления канала полевого транзистора;

С_ЗК – емкость между затвором и каналом;

С_ЗС – емкость между затвором и стоком;

С_СИ – емкость между стоком и истоком;

R_i - внутреннее сопротивление полевого транзистора;

S – статическая крутизна характеристики полевого транзистора (при w = 0);

w_S = 2p¦_S – предельная частота проводимости прямой передачи.

При отсутствии некоторых справочных данных необходимо определить недостающие параметры косвенным образом.

В соответствии с выражениями для Y-параметров постройте их зависимости от частоты (максимальное значение частоты должно быть
w ³ (10-100)×w_S.

9. Определите сопротивление нагрузки транзистора по переменному току:

а) оцените значение сопротивления нагрузки биполярного транзистора по переменному току из соотношения

;

б) оцените значение сопротивления нагрузки полевого транзистора по переменному току из соотношения:

.

10. Постройте нагрузочную прямую транзистора по переменному току на семействе выходных характеристик:

а) нагрузочная прямая по переменному току биполярного транзистора проходит через точку режима покоя (I_ок, U_кэо) и через точку с координатами
I_к = 0; U_кэ = I_ок ×R_~+U_кэо;

б) нагрузочная прямая по переменному току полевого транзистора проходит через точку режима покоя (I_С0, U_СИ0) и через точку с координатами
I_С = 0, U_СИ = I_С0 R_~+U_СИ0.

11. С использованием нагрузочной прямой по переменному току на выходных характеристиках транзистора постройте сквозную характеристику:
I_к = ¦(U_бэ); I_с = ¦(U_зи). Под сквозной характеристикой транзистора понима-ется зависимость амплитуды переменной составляющей выходного тока от значения амплитуды переменной составляющей входного напряжения. Вид сквозной характеристики транзистора представлен на рис. 10. По сквозной характеристике транзистора найдите наибольшую величину входного напряжения U_{вх. н}, при которой максимально охватывается вся переменная часть сквозной характеристики ( рис. 10, участок ВАС).

12. Определите динамические параметры усилительного каскада для двух величин амплитуды входного сигнала U_вх:

U_вх1 = U_{вх. н} ; U_вх2 = U_{вх. н}/2

и двух значений сопротивления нагрузки R_н:

R_н1 = ¥; R_н2 = R_н (в соответствии с техническим заданием):

а) рассчитайте динамические параметры усилительного каскада на биполярном транзисторе с использованием графоаналитического метода:

- коэффициент усиления по току;

- коэффициент усиления по напряжению;

Рис. 10. Сквозная характеристика транзистора