2 Определить координаты точки покоя 0[Uобэ;Iоб] на входных ВАХ, рассчитать элементы, обеспечивающие режим покоя.
Все выше изложенные указания выполнены на графиках входных и выходных характеристик. Все расчетные и найденные по графикам данные указанны, поэтому нахождение нужного параметра не составляет особого труда.
По графикам определяем:
Uобэ = 0,73 В; Iоб = 0.43 мА
Ток Iоб определяется по пересечению ДЛН с соответствующей кривой семейства выходных характеристик. Максимальный и минимальный токи базы определяют по соответствующим им токам Iок + Iкм и Iок – Iкм следующим образом:
Iбмакс = 0.8 мА Iбмин = 0.1 мА
На входной характеристике отмечаем токи Iбмакс и Iбмин и находим соответствующие им значения напряжений (Рис ):
Uобэ = 0.73 В Uбэмакс = 0.768 В Uбэмин = 0.688 В
По законам кирхгоффа Ek = Uобэ + Iоб × Rб
Отсюда
Rб = (Eк – Uобэ)/Iоб = (13 – 0.73 )/0.43 × 10-3= 28535
Резисторы с таким типономиналом промышленностью не выпускаются, поэтому выбераем резистор из ряда сопративлений по справочнику[2] наиболее близким является типономинал в 30кОм.
3 Графоаналитическим методом рассчитать параметры усилителя: RВХ, КU, Ке, Кi, КР.
Амплитудный ток базы определяем по формуле:
Iбм= (Iбmax – Iбmin)/2 = (0.8 – 0.1)/2 = 0.35 мА
Амплитудное напряжение на переходе Б – Э по формуле:
Uбм= (Uбэmax – Uбэmin)/2 = (0.768 –0.688)/2 = 0.04 В
Рассчитаем параметры усилителя:
– входное сопративление транзистора
Rвхт= Uбм / Iбм = 0.04 / 0.35× 10-3 = 114 Ом,
– входное сопративление усилителя
Rвх = Rвхт½½ Rб = 114 × 30000 /30114 = 113.55 Ом,
– коэффициент усиления по напряжению
Ku = Ukm / Uбm = 3 / 0.04 = 75,
– входной ток
Iвхм = Iбм + Uбм / Rб = 0.35 + 0.04 / 30 =0.352 мА,
– необходимое напряжение генератора
Егм = Uбм + Iвхм × Rг = 0.08 + 0.352 × 10-3× 110 = 0.119 В,
– сквозной коэффициент усиления по напряжению
Ke = Uкм / Eгм = 3/0.119 = 25.21 < Ku
– коэффициент усиления транзистора по току
Kiт = Iкм / Iбм = 12 / 0.35 = 34.29,
– коэффициент усиления усилителя по току
Ki = Iнм / Iбм = 7.1 / 0.35 = 20.29 = Kiт · Rк /(Rк+Rн) = 34.29 · 620 / (420+620) = 20.4 < Kiт
– коэффициент усиления транзистора по мощности
Крт = Кu × Кiт = 75 × 34.29 = 2571.75,
– коэффициент усиления усилителя по мощности
Кр = Кu × Кi = 3.68,
– мощность сигнала на выходе транзистора
Рвых = Uкm · Iкm / 2 = 3 · 12 / 2 = 18 мВт,
– мощность сигнала на нагрузке
Рн = Uнm · Iнm / 2 = 3 · 7.1 / 2 = 10.65 мВт,
– потребляемая мощность
Ро = Ек · Iок = 13 · 14 · 10-3 = 182 мВт,
– коэффициент полезного действия
hус = Рн / Ро = 10.65 / 182 = 0.0585 <0.06.
4 По статическим ВАХ транзистора определяем hэ-параметры. Рассчитаем физические параметры Т-образной схемы замещения в схемах ОЭ и ОБ. Изобразим схемы замещения.
h – параметры определим по статическим ВАХ транзистора. h – параметры одни из главных параметров в транзисторе. Они составляются по эквивалентной схеме транзистора – четырехполюснику. Основными параметрами четырехполоюсника являются: входное сопративление, коэффициент обратной связи по напряжению, коэффициент прямой передачи по току, выходная проводимость. Этими параметрами, также, определяются h – параметры для транзистора.
Входное сопротивление транзистора
Коэффициент прямой передачи по току:
Входная проводимость:
Параметр h12э определить по графику невозможно, так как справочные входные ВАХ содержат только одну кривую семейства, поэтому для определения параметра h12э можно применить физические параметры, порядок расчета следующий (jТ=25мB):
rЭ = jТ/Iоэ = jТ /(Iок + Iоб), rБ = h11Э - (1 + h21Э)×rЭ>0, h12э = rэ×h22э= rэ/rк*
И тогда коэффициент обратной передачи по напряжению:
h12Э = rЭ×h22Э = 1,73 × 2 × 10-4 = 3,5 × 10-4
Для объяснения процессов происходящих в транзисторе используется модель Эберса – Молла, которая их поясняет на примере токов.
4.1 Схема замещения биполярного транзистора в семе включения с ОЭ
b = h21Э = 52
h22Э =1 / rк* ; rк* = 1 / h22Э =1 / 2×10-4 = 5000 Ом
rк = rк* ×(1 + b) = 256 кОм
h12Э = rэ / rк*; rэ = h12Э × rк* = 3,5×10-4 × 5000 = 1,7 Ом
h11Э = rб + (1 + b) rэ ; rб = h11Э – (1 + b) rэ = 100 – (1+52)×1,7 = 9.9 Ом
rэ = j Т / IОЭ ; IОЭ = j Т / rэ = 0,025 / 1,7 = 14,7 мА
 |
a = b / 1+b = 52 / 53 = 0,98
h22Б =1/ rк = 3,9×10-6
h12Б = rБ / rБ + rк » 9.9 / 256000 = 3,87×10-5
h11Б = rэ + (1–a) rБ = 1,7 + (1–0,98) ×9,9 = 1,9
h21Б » –a
 |
5 Определить параметры усилителя Rвх, КU, Кi через hэ-параметры.
Rвх» h11э, Кu» -h21э×(Rкн êê1/h22э)/h11э, Кiт=h21э.
Rвх » h11э = 100 Ом
Кiт = h21э =52
Параметры, рассчитанные через h-параметры совпадают с параметрами, рассчитанными в п.3 с точностью 20-30%. Следовательно, они рассчитаны, верно.
6 Рассчитаем емкости разделительных конденсаторов.
Разделительные конденсаторы С1 и С2 предотвращают прохождение постоянных составляющих напряжений на вход и выход усилителя и пропускают только переменные.
Они рассчитываются из условия: XC1 < Rг + Rвх; XC2 < Rк + Rн и рассчитываются на нижней частоте по следующим формулам:
По справочнику [2] подберем близкие по типономиналу значения емкости конденсаторов. И получим значения соответственно: С1 = 47мкФ; С2 = 10мкФ.
7 Рассчитаем параметрический стабилизатор напряжения Ек и определим параметры RВЫХ, КСТ.
Расчет параметрического стабилизатора будем производить по [5] стр.16-17
Параметрический стабилизатор предназначен для стабилизации выходного напряжения, его принцип действия основан на малой зависимости напряжения от протекающего тока. При изменении входного напряжения изменяется ток через балластное сопротивление R и соответственно ток стабилитрона Iст. Напряжение стабилизации слабо зависит от тока стабилитрона, поэтому напряжение на нагрузке и ток нагрузки не изменяются, а почти все приращение dUвх упадет на балластном резисторе.
 |
Imin = 0; Imax = Iok + Iоб + Ukm / Rk = 14 + 0.43 + 3/620 = 19.27 мА
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.