Проектування гібридної інтегральної тонкоплівкової мікросхеми радіомікрофона, страница 3

В даному курсовому проекті використовується метод розрахунку, який є найбільш поширеним і точним.  Використовується графічно-аналітичний метод для обрахунку даного транзистора є більш точним методом, оскільки він враховує нелінійні властивості транзистора. За допомогою цього методу можна зробити повний розрахунок, визначити величини, які пов’язанні зі змінними і постійними складовими струму і напруги. Оскільки транзистор працює з вхідним струмом, то при розрахунку користуються робочими характеристиками, для схеми зі спільним емітером: вхідними і вихідними. Ці характеристики беруться зі спеціальних довідників, хоча більшість довідників представляють лише характеристики для транзисторів із спільним емітером і тільки n-p-n типу. Це є суттєвим недоліком графічно аналітичного методу, незважаючи на те, що це досить приблизний розрахунок, він є простим і з певною точністю, все ж таки, можна визначити всі необхідні параметри транзистора.

У схемі вихідного каскаду, розроблюваної ГІМС використовується транзистор: КТ3102Б - кремнієвий біполярний транзистор з максимальною потужністю, що розсіюється не більше 0,025Вт і з  граничною частотою коефіцієнта передачі струму або максимальної робочої частоти більше 200 МГц. Знайдемо значення основних величин, що характеризують роботу схеми.

         Для розрахунку необхідно на графіку сімейства вихідних характеристик [11] побудувати пряму навантаження. Побудову прямої навантаження необхідно здійснювати на основі наступного рівняння[1]:

                                                                                                (1.1)

        де E₂ – напруга живлення;

R_н – опір навантаження.

         Побудова навантажувальної прямої проводиться по точках її перетину з осями координат. При отримуємо, що , тобто ми відкладаємо  по осі напруг (точка С). А при отримуємо формулу (1.2) і відкладаємо це значення по осі струму (точка N).

 Лінія навантаження побудована по значенням Е₂=9 В і R_н=470 Ом. За цими даними знаходимо струм за формулою [1]:

                                    ,                                                                           (1.2)

                                    

Наносимо лінію навантаження на рисунок 2.1 та визначаємо з нього основні параметри:

Рисунок 2.1 – Вихідна характеристика з побудованою навантажувальною

прямою для розрахунку режиму роботи транзистора КТ3102Б

На даному рисунку АС – лінія навантаження, її перетини з вихідними струмами дозволяють визначити робочі характеристики транзистора.

 Робоча ділянка АВ відповідає значенням:

2І_mk= 17,5(мА),

  2U_mkе =3,5 (В),

 Далі знайдемо:

                                                   І_mk=8,75(мА).

                                                            U_mkе=1,75(В).

            Вихідну потужність знаходять за формулою:

    Р_вих=0,5 І_mk U_mkе,                                      (1.3)

         де - максимальний струм колектора;

- максимальна напруга на ділянці колектор-емітер.

Після підстановки значень у вираз (1.3) буде отримано

                                              Р_вих=0,5·8,75·1,75=7,6 (мВт)

За  робочою точкою Т визначаємо значення:

U_к-ео=4,25 (В);

І_ко=11(мА);

І_б=30(мкА).

Розрахуємо потужність, що виділяється у транзисторі в режимі спокою:

  Р₀ ,                                        (1.4)

        де Р₀ потужність, яка використовується джерелом:

                                          Р₀=E₂ I_k0                                          (1.5)

         Підставляємо дані до виразу (1.4) і (1.5)  :

        По точках А₁, Б₁, Т₁ вхідної характеристики, рис 2.2 знаходимо 2U_mб-е= =0,055 (В), тобто U_{m б-е} =0,027 (В).

Рисунок 2.2 – Вхідна характеристика для розрахунку режиму роботи транзистора КТ3102Б

Робоча ділянка А1Б1 відповідає значенням, рис. 2.2

2U_mбе =0,055(В),

2І_mб=0,03 (мА).

Далі знаходимо:

U_mбе =0,027(В),

І_mб=0,015 (мА).

          Розрахуємо вхідну потужність та вхідний опір за формулами( 1.6) і (1.7):

                         ,                                            (1.6)

,                                                (1.7)