Графоаналитический расчет усилительного каскада на транзисторе

курсовая работа на тему

«Графоаналитический расчет усилительного каскада на транзисторе»

по дисциплине

«Информационно-измерительная техника и электроника»

Вариант № 34

1. Задание на курсовую работу

2. Порядок проведения графоаналитического расчета

2.1 Определение выходных параметров каскада

2.2 Определение входных параметров усилительного каскада

3. Вольтамперная характеристика транзистора 2Т316

1. Задание на курсовую работу

Рис. 1.1. Схема усилительного каскада с ОЭ

усилительный каскад транзистор мощность Дано:

Е_к =10 В — напряжение коллекторного источника;

I_бо =400 мкА=0,0004 А — постоянная составляющая тока базы;

I_mб =200 мкА=0,0002 А — амплитуда переменной составляющей тока базы;

R_к =285 ОМ — сопротивление резистора в цепи коллектора;

?f =0,8−10 кГц=800−10 000 Гц — диапазон частот входного сигнала;

Р_кmax =150 мВт=0,15 Вт — максимально допустимая мощность рассеивания для данного транзистора.

В результате проведения графоаналитического расчета требуется определить следующие параметры усилительного каскада:

I_ко — постоянную составляющую тока коллектора;

U_кэо — постоянную составляющую напряжения коллектор-эмиттер;

I_mк. — амплитуду переменной составляющей тока коллектора;

U_mкэ — амплитуду выходного напряжения;

Р_вых — выходную мощность;

Р_ко — мощность, рассеиваемую на нагрузке постоянной составляющей коллекторного тока;

в — коэффициент усиления по току;

К_u — коэффициент усиления по напряжению;

К_р — коэффициент усиления по мощности;

U_бэо — напряжение смещения на базе транзистора;

U_mбэ — амплитуду входного сигнала;

R_вх — входное сопротивление каскада;

R_б — сопротивление резистора в цепи базы;

С_р — емкость разделительного конденсатора.

2. Порядок проведения графоаналитического расчета

2.1 Определение выходных параметров каскада На семействе выходных характеристик строим нагрузочную прямую.

Она строится по двум точкам. Первая точка с координатой U_кэ= Е_к =10 В при

I_к = 0 расположена на оси абсцисс, вторая точка с координатой I_к = Е_к / R_к=

=10/285=0,035 А=35 мА при U_кэ = 0 расположена на оси ординат.

Определяем рабочую точку на пересечении линии нагрузки с выходной характеристикой, соответствующей заданному значению постоянной составляющей тока базы I_бо=0,4 мА.

Определяем значения постоянной составляющей тока коллектора I_ко=19,5 мА и постоянной составляющей напряжения коллектора U_кэо=4,15 В, как координаты рабочей точки.

На семействе выходных характеристик отмечаем по обе стороны от рабочей точки две выходные характеристики, соответствующие значениям базового тока I_бо + I_mб =0,0004+0,0002=0,0006=0,6 мА и I_бо — I_mб=0,0004−0,0002=0,0002=0,2 мА. По точкам пересечения этих двух характеристик с линией нагрузки определяем величины максимального и минимального значений коллекторного тока I_кmax=27 мА и I_кmin=11 мА, а затем находим амплитуду переменной составляющей тока коллектора по формуле

=0,008 А Определяем амплитуду выходного напряжения по формуле

U_mкэ = I_mк· R_к=0,008·285=2,28 В Зная величины амплитуд коллекторного и базового тока, можно рассчитать значение коэффициента усиления каскада по току по формуле

=

Определяем выходную мощность каскада по переменному току путем перемножения эффективных значений выходного тока и выходного напряжения.

Р_вых= =

Определяем мощность, потребляемую каскадом по постоянному току.

Р_о =Е_к· I_ко=10·0,0195=0,195 Вт Определяем мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора по формуле Р_ко= I_ко· U_кэо=0,0195·4,15=0,081 Вт=81 мВт Полученную величину Р_ко сравниваем с заданной величиной максимально допустимой мощности рассеивания для данного транзистора. Условие Р_ко < Р_кmax (81 мВт < 150 мВт) выполняется.

2.2 Определение входных параметров усилительного каскада Из семейства входных характеристик выбираем характеристику, соответствующую значению рассчитанного ранее напряжения U_кэо=4,15 В. Если такой характеристики не окажется, необходимо самостоятельно провести ее, пользуясь методом экстраполяции.

На выбранной входной характеристике определяем положение рабочей точки, соответствующей заданной величине постоянной составляющей тока базы I_бо=0,4 мА и находим значение постоянного напряжения на базе транзистора U_бэо=, как проекция этой рабочей точки на ось абсцисс.

На той же входной характеристике отмечаем точки, соответствующие максимальному и минимальному току базы, исходя из того, что

I_бmax=I_бо + I_mб=0,0004+0,0002=0,0006=0,6 мА

I_бmin.=I_бо — I_mб=0,0004−0,0002=0,0002=0,2 мА.

На входной характеристике определяем величины максимального U_бэmax и минимального U_бэmin напряжений база-эмиттер, соответствующие максимальному I_бmax и минимальному I_бmin значениям тока базы и по ним определяем амплитуду входного напряжения по формуле

U_mбэ==

Определяем сопротивление резистора R_б, обеспечивающее постоянное смещение на базе транзистора, по формуле Определяем входное сопротивление транзистора по переменному току по формуле

R_вх =

Величину емкости разделительного конденсатора С_р определяем по формуле С_р =

Коэффициент усиления по напряжению определяем из выражения

K_u =

Коэффициент усиления по мощности усилительного каскада можно определить по формуле К_р = в· К_u=40·

На этом графоаналитический расчет усилительного каскада завершен.

3. Вольтамперная характеристика транзистора 2Т316

1. Изьюров Г. И., Королев Г. В. и др. Расчет электронных схем. Учебное пособие для вузов. М. ВШ, 1987, 335 с.

2. Полупроводниковые приборы. Справочник, т. Х. Минэлектронпром, 1987.

3. Полупроводниковые приборы. Справочник, т. XIII. Минэлектронпром, 1987.

4. Раннев Г. Г., Сурогина В. А., и др. под ред. Раннева Г. Г. Информационно-измерительная техника и электроника. М. «Академия», 2006, с. 59−61.