Расчет транзистора серии KT361Г

Характеристики транзистора серии  KT361Г:

                                                                                                                                                                                                             

                                                                                                          Каскад с ОЭ.

Дано:                 Справочные данные:     

VT: KT361Г (p-n-p)                  h21э=β=50..350

Uвх=0.4В                                 Iкдоп=50mA

Rг=100 Ом                               Iко=1мкА

Fн=90Гц                                   Pкдоп=150mВт                       

Fв=90 кГц                                Uкбдоп=35B

Q(скважность)=4.5                     Uкэдоп=35B   

Тип микросхемы: 164           Uэбдоп=35B

Сн=0.5нФ                             

Uвыхmax=9В
Tk.max=-40C⁰…+60C⁰

  I.  Определим номинальное напряжение источника питания и рабочий режим транзистора. Рабочую точку выбираем с помощью статических ВАХ.

  h21э=β=50..350    βср=(50+350)/2=200(статический коэффициент передачи тока)  

Δβ=350-200=150

 Ku= ( коэффициент усиления)

         Ku= = =22.5    Пусть  Kuxx=28 (с запасом), тогда  28Rэ = Rк .  Возьмем

         Rэ=43 Ом (из  номинального ряда),  тогда Rк=(R_к – определяет коэффициент усиления каскада),  возьмем Rк=1200 Ом.

         Определение источника питания:   Eп=  ΔUн + ΔUт + Uвmax + Uвmax + ΔUе.

          ΔUн- область нелинейности,   ΔUт- возможный уход рабочей точки из-за разброса температуры,   ΔUе- нестабильность источника.

         Eп= 1+1+9+9+3=23В   возьмем   Еп=24В(из номинального ряда).

         Определение положения рабочей точки:

                  (Rк+Rэ) – сопротивление по постоянному току

         - строим эту линию нагрузки на графике вых. характеристик транзистора.

         При Uкэ=0:         

         При Iк=0:              Uкэ Еп=24В

 Расчет по графику выходных ВАХ:    Iка10mA       Uкэа11В.

 Расчет по графику входных ВАХ:    Iба0.06mA       Uбэа-0.75В.

II.  Рассчёт сопротивлений резисторов схемы с учётом разброса коэффициента усиления транзистора и колебаний внешней температуры.

Сопротивления выбираем из номинального ряда.

Определение Rб:

        Iкдоп=1mA      Iко=1мкА(мало, им можно пренебречь)

         Iкдоп= f(Iко, Uбэ, ) 

         ,       ,      Iэа=Iка+Iба.

         Возьмем =1.5   и   =60-(-40)=100( ⁰C),

         тогда   Uбэ=.

Для обеспечения температурной стабильности работы каскада необходимо чтобы Rб удовлетворяло условию:   Rб ≤  Rбгр.

   

   Пусть Rб=5800Ом=5.8кОм.

  Определение сопротивлений R2 и R1:

        

Подставляя   Есм  в  уравнение (1)  получим выражение для R2:

 

= 86107.71(Ом) 

 Пусть R2=82кОм (из номинального ряда).

                =6241.47(Ом)

 Пусть R1=6.2кОм (из номинального ряда).        

 

 III.  Для выбранных сопротивлений резисторов рассчитаем рабочий режим     каскада (по постоянному току) и проверим, совпадает ли он с выбранным режимом. Проверим на предельные режимы.

Сопротивление R₁, R₂, R_э, R_k задают режим по постоянному току.

  Rэ=43Ом,   Rк=1200Ом,    R1=6200Ом,   R2=82000Ом,  ,  Uбэа=-0.75В,     

  Еп=24В.

   Еп =

   -Eп =

    I = Uбэ+ 

    Iэ = Iк + Iб

    Iб = Ir1 - Ir2

    Iк =  

      Решая данную систему, находим:             Выбранные значения(по графику ВАХ):

           Iка                                                      Iка                                                     

           Iба                                                   Iба

           Uкэа                                                   Uкэа

Проверка на предельные параметры транзистора:

        Pкдоп=150mBт       mВт

                    Iкдоп=50mA            Iка=10mA

                    Uкэдоп=35B            Uкэа=11В

Таким образом, значения указанных параметров не превышают предельные    

значения. Транзистор КТ361Г удовлетворяет требованиям.

 IV.   Стабилизация рабочей точки. Расчет возможного ухода рабочего тока из-за колебаний температуры и из-за разброса коэффициента усиления.

    Iко=Iкоmax-Iкоmin,    Iко=1мкА,   ср= =200 ,   =max - ср=150

  Iко=

  Iкдоп= f(Iко, Uбэ, ) 

         ,       .

  Возьмем =1.5   и   =60-(-40)=100( `C),  тогда  Uбэ=.

Iк =

    =(коэффициент  токораспределения, показывает, какая часть тока Iк ответвляется в базу).

                     Rэб=Rэ+Rб=43+5800=5843

         Iк=(A)

  V.  Расчёт каскада по переменному току в  H-параметрах. Определение в рабочей точке малосигнальных параметров транзистора.  

                                                                                                                                               

     

     

      ||Rб

       ,   - тепловой потенциал,

                     = 0.025В (из справочника)     ,

                     =+              =500+ (Ом),

                     =||Rб                             =,

                      Rвых=,   

                                                    ,

Так как требуется найти коэффициент усиления холостого хода, то зададим   

Rн=100кОм  >>  Rвых,  тогда  

                                       

                     

          Определим коэффициент усиления напряжения Ku и сравним его с исходным:

               

       ( знак «-», так как каскад инвертирует фазу).       

            Исходный  =22.5

 VI.  По заданной нижней границе полосы пропускания рассчитать ёмкости конденсаторов(расчет в области малых частот).

Rэ – служит для температурной стабилизации. Является отрицательной обратной связью по постоянному току. Сэ – шунтируя Rэ, исключает отрицательную обратную связь по переменному току. Сэ = Xcэ = 1/wcэ << Rэ Ср1, Ср2 – разделительные емкости, позволяющие отделить постоянный ток от генератора (постоянную составляющую от переменной). Служат, чтобы не было связи с генератором и с нагрузкой.

   

                      

           

                  Fн=80Гц(по условию)            Fн=      

                             

                Ёмкости конденсаторов выбираем из номинального ряда.

                   ,  возьмём  Ср1=1мкФ 

                   ,  возьмём  Ср2=33нФ

                 Проверка полосы пропускания:   

              Fн=  

             Fн=.

VII.  Расчёт элементов порогового устройства ( триггера Шмидта).

                                                                                                              

                                                                                                                  

                                                                                                                   

                                                                                                                                                                                                                

                                                                                           

                    Umax=9.5(В) 

                      В

=0.05 – задержка триггера Шмидта.

 

Пусть  R1= 100000 Ом  и  Есм= 9В.  

  

a)  Uвх = Uср = 8.75В     Uвых = 0В

 

                     (1)

b)  Uвх = Uотп = 8.35В     Uвых = 9В

                        (2)

Решая систему  уравнений  (1) и  (2),   выбрав найденные сопротивления из  

номинального ряда  получим:

R2 = 2700кОм,       R3 = 300кОм.