Электроника 1.1 / ИДЗ / идз 2 электроника
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Энергетический институт
Кафедра электропривода и электрооборудования
Индивидуальное задание №2
По дисциплине: электроника
Расчет усилителя переменного тока графо-аналитическим методом
Вариант №45
Выполнил: студент группы 4Т61 «1» июня 2018 г. Д.Р. Кошкин
_________
(подпись)
Проверил преподаватель: доцент « » _________ 2018 г. А.В. Глазачев
_________
(подпись)
Томск – 2018
Исходные данные
Транзистор p-n-p средней мощности КТ361Б. На рисунке 1 приведены его справочные материалы [1].
Транзисторы КТ361Б кремниевые эпитаксиально-планарные усилительные. Предназначены для применения в усилителях высокой частоты. Выпускаются в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0,3 г.
Таблица 1 - Справочные характеристики КТ361Б
Тип прибора |
Предельные значения параметров при Тп=25°C |
Значения параметров при Тп=25°C |
|||||||||||
Iк. макс, мА |
UкэR.макс, (Uкэо.макс), В |
Рк. макс, Вт |
Т, °C |
Тп. макс, °C |
Т. макс, °C |
h21Э |
Uкб, В |
Iэ, {Iк}, мА |
Iкбо, мкА |
fгр, МГц |
Rтп-с, °C/Вт |
||
КТ361Б |
50 |
20 |
0,15 |
25 |
120 |
100 |
50-350 |
10 |
1 |
1 |
250 |
670 |
Рисунок 2 - Конструкция КТ361Б
На рисунке 3 представлены входные и выходные характеристики транзистора КТ361Б [2].
Рисунок 3 - Входные и выходные характеристики КТ361Б
Необходимо определить:
-
Параметры элементов усилительного каскада:
-
Напряжение источника питания ;
-
Сопротивление коллекторной нагрузки ;
-
Сопротивление в цепи эмиттера ;
-
Сопротивление делителя напряжения ;
-
Емкости разделительных конденсаторов ;
-
Емкость шунтирующего конденсатора ;
-
Емкость фильтрующего конденсатора ;
-
-
Параметры усилительного каскада:
-
Коэффициент усиления по току ;
-
Коэффициент усиления по напряжению ;
-
Мощность выходного сигнала ;
-
Мощность входного сигнала ;
-
Коэффициент усиления по мощности ;
-
Входное сопротивление переменного тока ;
-
Выходное сопротивление переменного тока ;
-
Мощность рассеяния тепловых потерь на коллекторном переходе ;
-
Мощность, потребляемая от источника питания ;
-
Коэффициент полезного действия коллекторной цепи η.
-
Решение
Рисунок 4- Схема усилительного каскада с ОЭ Рисунок 5- Динамические характеристики транзистора
-
Расчет статического режима.
-
Построение гиперболы допустимых мощностей рассеяния на коллекторном переходе:
Таблица 1
В |
1 |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
мА |
150 |
75 |
30 |
15 |
1 |
0,75 |
Безопасная рабочая область работы транзистора находится ниже гиперболы допустимых мощностей.
-
Построение линий нагрузки по постоянной нагрузке:
Линию нагрузки по постоянному току построим следующим образом:
-
Напряжение задается исходя из ряда: 6,9,15,20,24,27,30 В: выбираю равное 9 В.
-
Для построения линии нагрузки необходимо задаnm угол ее наклона в диапазоне от 30⁰до 60⁰, задаю угол 30⁰.
-
Выбор положения рабочей точки усилителя:
Положение рабочей точки выбирается исходя из следующего:
-
При максимальной амплитуде сигнала рабочая точка не должна выходить из области, ограниченной: явными нелинейными искажениями, допустимой мощностью рассеивания и величиной источника , в режиме усилительного каскада А это положение обычно выполняется.
-
Ток должен быть, как можно меньше, чтобы обеспечить более высокий КПД.
Для обеспечения нормальной работы напряжения задаю равным 5 В.
-
Определил параметры покоя усилительного каскада (координаты рабочей точки на выходных и входных характеристиках):
-
Определение сопротивления и :
На практике задается в диапазоне от (0,05…0,15).
.
По второму закону Кирхгофа:
;
С помощью ряда для номинальных значений E24, определяем:
-
Определение сопротивления делителя напряжений и :
На практике ток делителя задается в диапазоне , тогда:
По второму закону Кирхгофа:
С помощью ряда для номинальных значений E24, принимаю
;
Используя ряд для номинальных значений E24, определяю
-
Расчет динамического режима.
-
Построение линии нагрузки по переменному току:
Углы наклона линии нагрузки по переменному и постоянному току не должны отличаться на более, чем 20%. Иначе линия нагрузки по переменному току пересечет ось вблизи напряжения покоя , что резко снизит КПД.
Для близких углов наклона нагрузочных линий справедливо соотношение:
, следовательно , тогда:
Используя ряд для номинальных значений E24, определил
-
Проведение графических построений переменных сигналов:
Принимаю:
После проведенных графических построений определил амплитудные значения входных и выходных токов и напряжений:
-
Далее нашел параметры усилительного каскада:
Блокировочные, фильтрующие и разделительные конденсаторы должны удовлетворять следующим условиям:
Далее с помощью ряда для номинальных значений E24, принял:
Вывод: Мной были изучены характеристики транзистора КТ361Б, также я рассчитал усилительный каскад биполярного транзистора КТ361Б типа p-n-p. Построил и рассчитал статический и динамический режимы, определил необходимые параметры элементов, используемых для усилительного каскада. Также я рассчитал параметры и КПД усилительного каскада с помощью графо - аналитического метода.
Список литературы
-
Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам. Издание 2 [Электронный ресурс]. - Таганрог, 219 с., ил. - Режим доступа: http://padaread.com/?book=3595
-
Перельман Б.Л. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. -М.: Радио и связь, 1981. - 656 с.: ил.