Курсовая работа: Усилительный каскад на биполярном транзисторе

👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет-УПИ
Кафедра «Радиоэлектроника информационных систем»
УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕКУРСОВАЯ РАБОТА

Приложение 2. Принципиальная схема усилительного каскада
Цель курсовой работы состоит в закреплении знаний, полученных при изучении дисциплины «Электроника», в получении опыта разработки и расчета основных характеристик усилительных каскадов, в развитии навыков выполнения информационного поиска, пользования справочной литературой, определения параметров эквивалентных схем биполярных и полевых транзисторов, в создании разностороннего представления о конкретных электронных элементах.
В ходе выполнения курсовой работы необходимо для заданного типа транзистора выписать паспортные параметры и статические характеристики, в соответствии со схемой включения и величинами элементов схемы усилительного каскада выбрать положение режима покоя, для которого следует рассчитать параметры эквивалентных схем транзистора и малосигнальные параметры транзистора, графоаналитическим методом определить основные параметры усилительного каскада.
Транзистор кремниевый планарный n-p-n универсальный маломощный. Предназначен для применения в схемах генерирования и усиления сигналов радиотехнических устройств.
Граничное напряжение при Iэ=50 мА, t=5 мкс, f=2 кГц ……………70 В
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при Iк=50 мА, Iб=5 мА .3В
Напряжение насыщения база-эмиттер при Iк=50 мА, Iб=5 мА..…….3 В
Емкость коллекторного перехода при Uкб=50 В, f=2 МГц, не более 4пФ
Емкость эмиттерного перехода при Uэб=0 В, f=2 МГц, не более 25 пФ
Постоянная времени цепи обратной связи при Uкб=10 В, Iк=10 мА, f=2 МГц, ...300 пс
Граничная частота…………………………………………….…150 МГц
Обратный ток коллектора при Uкб=120 В, Т=298 К, не более:..70 мкА
Постоянное напряжение коллектор-база………………………….120 В
Импульсное напряжение коллектор-база………………………….160 В
Постоянное напряжение коллектор-эмиттер ……………………..100 В
Постоянное напряжение эмиттер-база ………………………………5 В
Постоянный ток коллектора ………………………………………75 мА
Постоянный ток эмиттера………………………………………….80 мА
Постоянная рассеиваемая мощность при Т=358 К………………0,2 Вт
Температура перехода……………………………………………....393 К
Температура окружающей среды………..……………...от 233 до 358 К
Нагрузочная прямая определяется уравнением
и строится по двум точкам: при I К
= 0, U КЭ
= Е П
и при U КЭ
= 0, I К
= Е П
/R К
.
Так как выбрана схема с делителем напряжения, уравнение нагрузочной прямой преобразуется к виду
и строится по двум точкам: при I К
= 0, U КЭ
= Е П
и при U КЭ
= 0, I К
= Е П
/R К
. В ходе построения нагрузочной прямой, значение R к
было изменено, чтобы нагрузочная прямая проходила более круто, соответственно R к
= 390 Ом, R н
= 680 Ом.
Рис. 1. Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером и фиксированным напряжением база-эмиттер
Рабочую точку выбираем примерно посередине между режимами отсечки и насыщения в точке пересечения нагрузочной прямой с ближайшей выходной характеристикой. Фиксируем параметры режима покоя: U кэо
=13,8 В, U бэо
=0,79 В, I ко
=16,7 мА, I бо
=0,625 мА.
Для получения фиксированного напряжения смещения на базе транзистора применяется резисторный делитель напряжения, а конкретные значения величин R1 и R2 выбираются исходя из необходимой величины . Эта схема называется схемой стабилизации с фиксированным напряжением смещения базы. Выберите ток делителя I Д
, протекающий через R2, из условия I Д
= (10 - 20) I Б0
и определите величины сопротивлений резисторов R1, R2:
3.
Графически определяем малосигнальные параметры

транзистора в окрестностях рабочей точки

Н-параметры по семейству входных и выходных характеристик:
- входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;
- коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;
- выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе для переменной составляющей тока (холостой ход входной цепи);
- коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе для переменной составляющей тока.
Для повышения точности расчетов приращения DI К
, DI Б
, DU БЭ
, DU КЭ
берем симметрично относительно рабочей точки транзистора в режиме покоя;
5. Рассчитываем величины элементов эквивалентной схемы транзистора

Определяем параметры эквивалентной схемы биполярного транзистора, которая представлена на рис. 4.
Рис. 4. Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)
Вычисляем параметры схемы Джиаколетто, воспользовавшись следующими соотношениями:
- барьерная емкость коллекторного перехода; , Из ряда номинальных значений выбираем
- выходное сопротивление транзистора; - сопротивление коллекторного перехода;
- сопротивление эмиттерного перехода по эмиттерному току;
- сопротивление эмиттерного перехода базовому току;
- распределенное сопротивление базы,
где t ОС
– постоянная времени обратной связи транзистора;
- диффузионная емкость эмиттерного перехода,
где ¦ Т
– граничная частота транзистора;
- крутизна транзистора; S
= 1,81 (А/В)
6.
Определяем граничные и предельные частоты транзистора

а) выписываем из справочника для биполярного транзистора значения граничных и предельных частот ¦ гр
= ¦ Т
, оцениваем граничную частоту из соотношения: ¦ Т
= |Н 21Э
| ¦ изм
= 0,15 ГГц - граничная частота усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером, где |Н 21Э
| - модуль коэффициента передачи по току на высоких частотах, ¦ изм
- частота, на которой он измерен (справочные данные);
б) рассчитываем граничные и предельные частоты биполярного транзистора, воспользовавшись следующими соотношениями:
- предельная частота в схеме включения транзистора с общим эмиттером;
- предельная частота в схеме включения транзистора с общей базой;
- предельная частота транзистора по крутизне;
7.
Оцениваем частотные зависимости
Y-параметров транзисторов

Определяем частотные зависимости модулей ½Y 21
(w)½, ½Y 11
(w)½ биполярного транзистора, воспользовавшись соотношениями:
- проводимость прямой передачи, которую определяем при коротко замкнутом для переменной составляющей выходе транзистора;
- входная проводимость, которую определяем при короткозамкнутом для переменной составляющей выходе транзистора,
Построим графики зависимостей ½Y 21
(w)½ и ½Y 11
(w)½, задаваясь значениями w (максимальное значение частоты должно быть w³ (10 – 100)×w S
;
8.
Определим сопротивление нагрузки транзистора по переменному току
:
Оценим значение сопротивления нагрузки биполярного транзистора по переменному току из соотношения
согласуя со значением из номинального ряда, получим R ~
= 240 Ом
9.
Построим нагрузочную прямую транзистора по переменному току на семействе выходных характеристик

Нагрузочная прямая по переменному току проходит через точку режима покоя (I ок
, U кэо
) и через точку с координатами I к
= 0; U кэ
= I ок
×R ~
+U кэо
= 70×10 -6
×240+13,8=13,82 В
10.
С использованием нагрузочной прямой по переменному току на выходных характеристиках транзистора построим сквозную характеристику
I к
=
¦(
U бэ
).

Под сквозной характеристикой транзистора понимается зависимость амплитуды переменной составляющей выходного тока от значения амплитуды переменной составляющей входного напряжения. Вид сквозной характеристики транзистора представлен на рис. 6. По сквозной характеристике транзистора найдем наибольшую величину входного напряжения U вх. н
, при которой максимально охватывается вся переменная часть сквозной характеристики ( рис. 6, участок ВАС).
11.
Определим динамические параметры усилительного каскада для двух величин амплитуды входного сигнала
U вх


U вх1
= U вх. н
; U вх2
= U вх. н
/2
и двух значений сопротивления нагрузки R н
:
R н1
= ¥; R н2
= R н
(в соответствии с техническим заданием):
1) рассчитаем динамические параметры усилительного каскада на биполярном транзисторе с использованием графоаналитического метода:
- коэффициент усиления по напряжению;
- коэффициент усиления по мощности, где приращение и соответствующее ему приращение определим по входной характеристике биполярного транзистора, а приращения , - по нагрузочной прямой для постоянного и переменного токов (в зависимости от значения сопротивления нагрузки) на семействе выходных характеристик вблизи режима покоя транзистора;
2) оценим динамические параметры усилительного каскада с помощью аналитических соотношений:
К i
= H 21Э
/(1+Н 22Э
R ~
) – коэффициент усиления по току, при R Н
= ¥ необходимо подставлять вместо R ~
значение R К
;
К u
= H 21Э
R ~
/H 11Э
– коэффициент усиления по напряжению, при R Н
= ¥ вместо R ~
необходимо подставлять значение R К
;
К p
= - коэффициент усиления по мощности, при R Н
= ¥вместо R ~
необходимо подставлять значение R К
;
К i
= H 21Э
/(1+Н 22Э
R К
) = 45,28/(1+390*0,66*10 -4
) = 44,14
К u
= H 21Э
R К
/H 11Э
=45,28*390/25=706,4
К p
= = 2050,3*390/25*(1+390*0,66*10 -4
)=3,12*10 4

12.
Оценим нелинейные искажения в усилительном каскаде на транзисторе

Коэффициентом гармоник называется отношение действующего значения суммы высших гармоник выходного напряжения к действующему значению его первой гармоники:
где U 1
, U 2
, U 3
и т.д. – действующие значения отдельных гармоник выходного напряжения.
Этот коэффициент можно оценить методом пяти ординат по сквозной характеристике, который позволяет учесть влияние второй и третьей гармоник входного сигнала.
где - коэффициент второй гармоники; - коэффициент третьей гармоники, определяются графически. Для этого на сквозной характеристике отмечаем пять точек (см. рис. 10), соответствующих точке покоя (нулевая амплитуда входного сигнала), наибольшей амплитуде входного сигнала U ВХ. Н
(с учетом обеих полуволн), половине наибольшей амплитуды входного сигнала, т.е. (1/2)U ВХ. Н
(тоже с учетом обеих полуволн). По этим точкам вычисляем значения отрезков , , ,
Результатом выполнения данной курсовой работы является расчет основных характеристик усилительного каскада, выполненного на биполярном транзисторе.
Рассмотренный в работе усилительный каскад обладает высоким коэффициентом усиления как по напряжению, так и по току ( при U вх1
=U вх
и R н1
= R н
коэффициент усиления по току составил K i
=45,28, а по напряжению K i
=461,7), что позволяет использовать такие каскады, например, в более мощных усилителях.
Коэффициент гармоник при U вх1
=U вх н
; R н1
= R н
составил 5,6
Наибольшие трудности для меня вызвало определение динамических параметров усилительного каскада графоаналитическим методом.
Наиболее полезно для меня как результат выполнения данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных при изучении дисциплины «Электроника», а также получение опыта разработки и расчета основных характеристик усилительных каскадов.
Общие затраты времени на выполнение курсовой работы и оформление пояснительной записки составило почти три недели, т.к. параллельно с этой работой приходилось очень много делать домашних заданий по другим предметам.
Данная курсовая работа помогла более полно разобраться в методике расчета усилительных каскадов, которая будет полезна в моей будущей инженерной деятельности.
1. Электроника: Методические указания к выполнению курсовой работы/ В.И. Елфимов, Н.С. Устыленко. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. 37 с
2. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник/ Под ред. А.В. Голомедова. 2-е изд., стереотип. М.: Радио и связь, изд. фирма "Куб-ка", 1994. 384 с.
Схема электрическая принципиальная цепи питания транзистора


Название: Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: курсовая работа
Добавлен 02:40:57 24 января 2010 Похожие работы
Просмотров: 982
Комментариев: 14
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Ребятки, кто на FAST-REFERAT.RU будет заказывать работу до 26го мая - вводите промокод iphone, и тогда будете учавствовать в розыгрыше iphone xs)) сам только что узнал, что у них такие акции бывают (п.с. кстати не удивляйтесь что вас перекидывает на сайт с другим названием, так и должно быть)
Мне с моими работами постоянно помогают на FAST-REFERAT.RU - можете просто зайти узнать стоимость, никто вас ни к чему не обязывает, там впринципе всё могут сделать, вне зависимости от уровня сложности) у меня просто парень электронщик там какой то, тоже там бывает заказывает))
Спасибо, Оксаночка, за совет))) Заказал курсач, отчет по практике, 2 реферата и дипломную на REFERAT.GQ , все сдал на отлично, и нервы не пришлось тратить)
Я обычно любые готовые работы покупаю на сайте shop-referat.tk , и свои все там же на продажу выставляю, неплохой доп.заработок. А если там не нахожу то уже на referat.gq заказываю и мне быстро делают.
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Внешкольные формы воспитания
Реферат История Города
Курсовая работа: Стратегия государственной политики в сфере жилищно-коммунальных услуг и ее инструментарий на муниципальном уровне
Пример Сочинения По Русскому
Сочинение По Тексту Солоухина Любовь К Родине
Троекуров И Владимир Дубровский Сочинение
Современные Произведения Для Итогового Сочинения
Реферат: Costa Rica Essay Research Paper Greg Coffta
Курсовая работа по теме Современные тенденции и методы стимулирования иностранных инвестиций
Курсовая работа по теме Смысловая наполненность понятия 'любовь'
Пособие по теме Бизнес-план инновационного проекта (производство кирпича)
Курсовая Работа На Тему Стресс И Стрессоустойчивость
4 Ноября Праздник Сочинение
Курсовая работа: Разработка схемы источника "ПТИ" с использованием стали 45
Тема Рассказа Ненаписанное Сочинение
Доклад: Девиация в сексуальной ориентации
Иван Грозный Реферат По Истории
Устройство Территории Севооборотов При Внутрихозяйственном Землепользовании Реферат
Книга: Ци нейцзан II. Массаж внутренних органов
Методология Исследования Курсовая Работа
Реферат: Влияние инфразвука на организм человека
Реферат: Роман Булгакова "Мастер и Маргарита" как источник по борьбе с религией в СССР в 1930-е гг
Реферат: Сравнительный анализ программы Занкова и традиционной программы