Расчет усилителей на биполярных транзисторах - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Расчет усилителей на биполярных транзисторах

Общие технические характеристики используемого транзистора, схема цепи питания и стабилизации режима работы. Построение нагрузочной прямой по постоянному току. Расчет параметров элементов схемы замещения. Анализ и оценка нелинейных искажений каскада.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Расч ет усилителей на биполярных транзисторах
Курсовая работа по дисциплине «Основы схемотехники» заключается в расчете типового усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером.
· закрепление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины;
· формирование углубленного понимания физических процессов в усилительных устройствах;
· изучение методов расчета усилительных устройств и их основных параметров;
· ознакомление с элементной базой аналоговых электронных устройств;
· усвоение правил составления и оформления технической документации.
Исходные данные к курсовой работе включают:
· номинальное напряжение источника питания;
· сопротивление резистора в цепи коллектора;
Варианты задания выдаются преподавателем. Вариант задания выбирается по двум последним цифрам студенческого билета.
В результате выполнения курсовой работы студент должен представить:
· чертеж принципиальной схемы усилительного каскада;
Выполнение данной курсовой работы призвано активизировать самостоятельную работу студентов и является важным этапом в формировании профессиональных компетенций.
1.1 Исходные данные к курсовой работе
транзистор стабилизация цепь замещение
3. Напряжение источника питания, E п
4. Сопротивление коллекторной нагрузки, R к
5. Номинал резистора в выходной цепи, R н
В соответствии с заданными исходными данными выбираем схему включения с общим эмиттером и с эмиттерной стабилизацией.
1.2 Характеристики используемого транзистора
Проектируемое устройство основано на биполярном транзисторе КТ342Б. Кремниевые планарные n-p-n транзисторы предназначены для усиления и генерирования колебаний на частотах до 60МГц.
Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0,5 г.
Таблица 2. Максимально допустимые параметры (гарантируются при температуре окружающей среды Т с = -60…+125 0 С)
I К max -Постоянный ток коллектора, мА.
I Э max -Постоянный ток эмиттера, мА.
U Э Б max -Постоянное напряжение эмиттер-база, В
U КБ max -Постоянное напряжение коллектор-база, В
U КЭ max -Постоянное напряжение коллектор-эмиттер при к.з.
P к max - Постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВт
Т п мах - Температура перехода, 0 С
R т, п-к - Тепловое сопротивление переход-корпус, 0 С/мВт
Допустимая температура окружающей среды, 0 С
Таблица 3-Электрические параметры транзистора КТ301Е
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер, В
Напряжение насыщения база-эмиттер, В
Модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте:
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:
Входное сопротивление в режиме малого сигнала, Ом
Постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте, нс
Обратный ток коллектор-эмиттер (R б ? 10 кОм)
Граничное напряжение транзистора, В
Таблица 4. Входные и выходные характеристики биполярных транзисторов
1. 3 Схема цепи питания и стабилизации режима работы транзистора
Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером и с эмиттерной стабилизацией изображена на рисунке.


2. Построение нагрузочной прямой по постоянному току
Уравнение нагрузочной прямой при выборе схемы включения биполярного транзистора.
Нагрузочную прямую строим по двум точкам:
Рабочая точка (т.РТ) выбирается в точке пересечения нагрузочной прямой с выходной характеристикой.
Для определения параметров покоя построим также входную характеристику транзистора.
I эрт = I крт + I брт = 25·10- 3 +0,075·10- 3 =25,075 мА
Рассчитаем сопротивления делителя R Б1 , R Б2 в цепи базы. Чем больше будет сквозной ток делителя I Д  =  E /( R Б1   +  R Б2 ), тем стабильнее будет режим работы при замене транзистора и изменении температуры окружающей среды, но тем больше будет ток, потребляемый каскадом от источника питания, поэтому сквозной ток делителя выбирают из компромиссных соображений. Сквозной ток делителя выбираем из условия I д = (310) I б рт.
Выберем ток делителя , протекающий через, из условия:; Пусть , тогда
Согласно закону Ома, сопротивление резистора:
Рассчитаем сопротивление резистора R Б1 :
4. Определение h - п араметров транзистора по статическим характеристикам
По статическим характеристикам транзистора можно определить три из четырех h -параметров: входное сопротивление h 11Э , статический коэффициент передачи тока базы транзистора h 21Э и выходную проводимость h 22Э .
1) Входное сопротивление при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора:
2) Статический коэффициент передачи тока базы транзистора при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора
определяют по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h21 Э необходимо задать приращение тока базы ДI Б и определить соответствующее приращение тока коллектора ДI К .
3) Выходная проводимость в режиме холостого хода на входе транзистора определяют также как и параметр h 21Э по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h 22Э необходимо задать приращение напряжения коллектор-эмиттер Д U КЭ и определить соответствующее приращение тока коллектора Д I К .
4) Коэффициент обратной связи по напряжению, измеряемый при холостом ходе на входе транзистора о приводимым в справочниках статическим характеристикам определить невозможно. Для всех типов биполярных транзисторов и рабочих точек принято( I к , I к , U бэ , U кэ - приращения, взятые симметрично относительно рабочей точки РТ).
5. Расчет параметров элементов схемы замещения транзистора
1) Емкость коллекторного перехода при напряжении коллектор - база U КБ   = U КБ рт :
U КБ   рт  =  E  -   I К рт R К  - ( I К рт  + I Б рт ) R Э  -  U БЭ  рт
2) Выходное сопротивление транзистора:
3) Сопротивление коллекторного перехода транзистора:
4) Сопротивление эмиттерного перехода транзистора для тока эмиттера:
5) Сопротивление эмиттерного перехода транзистора для тока базы:
7) Диффузионная емкость эмиттерного перехода:
где f гр  - граничная частота коэффициента передачи тока - частота, на которой модуль коэффициента передачи тока базы в схеме с общим эмиттером | h 21Э | = 1 (для граничной частоты часто используется международное обозначение f т ),
f изм  - частота, на которой измерен модуль коэффициента передачи тока базы | h 21Э |.
Значения | h 21Э | и f изм берётся из справочника, причем значение f изм - из той же строки справочника, что и | h 21Э | (колонка «Режимы измерения»).
6. Расчет основных параметров каскада
1) Коэффициент усиления по напряжению:
3) Коэффициент усиления по мощности:
7. Оценка нелинейных искажений каскада
Построим нагрузочную прямую по переменному току, которая будет проходить через рабочую точку и точку B (рис. 8) с напряжением:
U B   = U КЭ рт + I К рт  ( R К || R Н ).
Оценим максимальную амплитуду выходного напряжения каскада U ВЫХ  m с учетом «подтягивания» рабочей точки к ближайшей выходной характеристике. Максимальная амплитуда U ВЫХ  m будет равна меньшему из двух напряжений: напряжения в рабочей точке U КЭ рт и разности напряжений U B   - U КЭ рт .
Построим сквозную характеристику каскада - зависимость тока коллектора i К от напряжения база-эмиттер u БЭ , для чего предварительно заготовим следующую таблицу:
Таблица 5 - Данные для построения сквозной характеристики
Сквозную характеристику строим по нагрузочной прямой по переменному току. В таблице Д I Б - шаг по току базы, с которым приведены выходные характеристики в справочнике.
Каждую точку пересечения нагрузочной прямой по переменному току с выходными характеристиками транзистора спроецируем на ось токов. Полученные значения тока коллектора i К1  -  i К7 занесём в таблицу.
Напряжения база-эмиттер, соответствующие токам i К1  -  i К7 , можно найти по входной характеристике транзистора (рис. 9), для чего на оси токов надо отложить значения токов базы из таблицы, спроецировать их на входную характеристику, а затем - на ось напряжений база-эмиттер. Если воспользоваться входными характеристиками транзистора, приводимыми в справочнике, то точность отсчета напряжений база-эмиттер будет крайне низкой.
Используя пары значений U БЭ ,  I К из таблицы, построим сквозную характеристику каскада, и определим наибольшую амплитуду входного сигнала U БЭ m .
Оценим нелинейные искажения, вносимые каскадом, при максимальной амплитуде входного напряжения. Для оценки нелинейных искажений воспользуемся методом пяти ординат, который называют также методом Клина. Метод пяти ординат позволяет приближенно найти амплитуды первых четырех гармоник выходного колебания каскада и соответствующие коэффициенты гармоник.
Для использования метода пяти ординат построим на сквозной характеристике точки C и D , которые должны быть удалены от рабочей точки на половину амплитуды напряжения входного сигнала. В результате на сквозной характеристике получите пять равноудаленных по оси напряжений точек A , B , РТ, C и D , ординаты которых i A , i B , I К рт , i C , i D , используются при расчете коэффициентов гармоник.
3) Коэффициент четвертой гармоники:
4) Интегральный коэффициент гармоник:
8. Выбор резисторов и конденсаторов
Для правильного выбора резисторов необходимо рассчитать рассеиваемую ими мощность.
1) Мощность, рассеиваемая резистором в цепи коллектора R К :
2) Мощность, рассеиваемая резистором в цепи эмиттера R Э :
3) Мощность, рассеиваемая резистором R Б1 в цепи базы транзистора:
4) Мощность, рассеиваемая резистором R Б2 в цепи базы транзистора:
Допускаемое отклонение сопротивления резистора от номинального значения следует выбирать с учетом его влияния на значимые параметры каскада. Поскольку от сопротивления резисторов RБ1, RБ2, RЭ существенно зависит режим работы каскада, а от сопротивления резистора RК - коэффициент усиления каскада по напряжению, то требования к допуску на сопротивление этих резисторов должны быть достаточно жесткими. Рекомендуется допуск  5%. Допускаемые отклонения от номинального значения сопротивления резисторов стандартизованы.
Для выбора конденсаторов прежде всего необходимо знать их емкость. Рассчитывается емкость конденсаторов С Б , С К , С Э по формулам, полагая нижнюю граничную частоту полосы пропускания каскада f н  = 50 Гц. Сразу после расчета соответствующей емкости выбераем ближайшее большее значение по ряду Е6 [10]. Поскольку минусовой допуск у конденсаторов с оксидным диэлектриком обычно составляет 20%, то номинальная емкость конденсатора должна быть не менее чем на 20% больше рассчитанного значения. Если это условие не выполняется, то следует взять следующее большее значение емкости по ряду Е6.
Поскольку минусовой допуск у конденсаторов с оксидным диэлектриком обычно составляет 20%, то номинальная емкость конденсатора должна быть не менее чем на 20% больше рассчитанного значения. По ряду Е6 выберем ближайшие большие подходящие значения ёмкостей:
Для выбора конденсаторов необходимо также рассчитать рабочие напряжения, при которых они будут работать в усилителе.
1) Постоянное напряжение на конденсаторе в цепи базы С Б :
2) Постоянное напряжение на конденсаторе в цепи коллектора С К :
3) Постоянное напряжение на конденсаторе в цепи эмиттера С Э :
Номинальное напряжение соответствующего конденсатора должно с некоторым запасом превышать рабочее рассчитанное напряжение. Тип конденсатора будем выбирать по номинальной емкости и номинальному напряжению из числа перспективных конденсаторов с оксидным диэлектриком.
В ходе курсовой работы, мы добились поставленных целей: то есть закрепили теоретические знания, полученные при изучении дисциплины; сформировали углубленное понимание физических процессов в усилительных устройствах; изучили методы расчета усилительных устройств и их основных параметров; ознакомились с элементной базой аналоговых электронных устройств; получили навыки информационного поиска и пользования справочной информацией; ознакомились с системой стандартизации и приобретение опыта применения стандартов в практической деятельности; усвоили правила составления и оформления технической документации.
Так же в ходе работы проделали следующие вычисления: выбрали режим работы транзистора, при помощи нахождения рабочей точки на семействе выходных характеристик; определили h-параметры транзистора по статическим характеристикам: входное сопротивление, статический коэффициент передачи тока базы, входная проводимость, коэффициент обратной связи по напряжению, рассчитали параметры элементов схемы по напряжению: емкость коллекторного перехода, напряжение коллектора-базы в рабочей точке, входное сопротивление транзистора, сопротивление коллекторного перехода транзистора, сопротивление эмиттерного перехода для тока эмиттера и для тока базы, сопротивление базы транзистора, диффузионная емкость эмиттерного перехода; рассчитали основные параметры каскада коэффициент усиления по напряжению, току, мощности, входное сопротивление каскада и выходное сопротивление каскада; оценили нелинейные искажения каскада; так же выбрали резисторы и конденсаторы, которые перечислили в перечне элементов.
1. Павлов В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: учеб. пособие для студ. вузов / В.Н. Павлов. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 288 с.
2. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учебник для вузов. - В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. - 5-е изд., стер. - М.:Высш. шк., 2008. - 798 с.
3. Скаржепа В.А. Электроника и микросхемотехника. Ч. 1. Электронные устройства информационной автоматики: Учебник / В.А. Скаржепа, А.Н. Луценко; Под общ. ред. А.А. Краснопрошиной. - Киев: Вищашк. Головное изд-во, 1989. - 431 с.
4. Агаханян Т.М. Линейные импульсные усилители / Т.М. Агаханян. - М.: Связь, 1970. - 472 с.
5. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем / И.П. Степаненко. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1977. - 672 с.
6. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др. Под ред. Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981. - 656 с.
7. Булычев А.Л. Электронные приборы / А.Л. Булычев, П.М. Лямин, Е.С. Тулинов. - М.:Лайт Лтд, 2000. - 416 с.
8. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. - Спб.: КОРОНА принт, 1998. - 400 с.
Расчет каскада транзисторного усилителя напряжения, разработка его принципиальной схемы. Коэффициент усиления каскада по напряжению. Определение амплитуды тока коллектора транзистора и значения сопротивления. Выбор типа транзистора и режима его работы. контрольная работа [843,5 K], добавлен 25.04.2013
Короткое замыкание как нарушение нормальной работы электрической установки. Параметры элементов схемы замещения в именованных единицах. Расчет тока трехфазного КЗ. Оценка параметров элементов схемы замещения. Расчет значения ударного тока трехфазного. курсовая работа [2,1 M], добавлен 09.02.2017
Что такое нелинейные цепи и нелинейный элемент. Классификация нелинейных элементов, параметры и некоторые схемы замещения. Методы расчёта нелинейных цепей постоянного тока. Графический способ расчета цепей с применением кусочно-линейной аппроксимации. реферат [686,7 K], добавлен 28.11.2010
Параметры транзистора МП–40А, чертеж его основных выводов. Входная и выходная характеристики данного транзистора. Определение параметров для схемы с общим эмиттером. Схема с общим коллектором и общей базой. Расчет параметров для соответствующей схемы. контрольная работа [642,0 K], добавлен 28.03.2011
Построение характеристик насоса для различных скоростей и нагрузочной кривой. Определение параметров схемы замещения асинхронного двигателя. Основные преимущества преобразователей частоты Abs-Drive: их функциональная схема и технические характеристики. дипломная работа [1,7 M], добавлен 07.06.2013
Выбор элементов электроэнергетической системы: силовых трансформаторов, генераторов, сечений проводов линий электропередач. Расчет установившегося режима работы сети на компьютере. Приведение параметров схемы замещения к базисным условиям. Расчет токов. курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.10.2012
Определение параметров схемы замещения электрической системы. Формирование матрицы узловых проводимостей. Схемы замещения элементов электрической системы и ее расчет. Диагональная матрица проводимостей ветвей. Нелинейные уравнения установившегося режима. курсовая работа [698,6 K], добавлен 16.11.2009
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет усилителей на биполярных транзисторах курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат: Новые законы для аудиторов. Объединяться, учиться и платить
Пособие по теме Налоговый щит. Показатель средневзвешенной стоимости капитала. Стоимостная оценка нематериальных активов
Экономическая Культура Диссертация
Понятие о современном русском литературном языке и тенденциях его развития
Сказка Сочинение 7 Класс
Реферат: Tolerance Happens Essay Research Paper Tolerance HappensEffective
Стивенсон Собрание Сочинений Купить
Суды Общей Юрисдикции Отчет По Практике
Курсовая работа: Изготовление суспензий в РПО ГУП "Волгофарм". Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Основы государственного управления РК
Отан Отбасынан Басталады Эссе 5 Сынып
Дипломная работа по теме Фрактальные свойства социальных процессов
Эссе Только Слабые Совершают Преступления
Курсовая работа по теме Рекреационные ресурсы и туристские центры Оренбургской области
Реферат: Социальное партнерство в сфере труда
Контрольная работа по теме Полынь – современный эликсир молодости
Контрольная работа по теме Банкротство и процедуры реорганизации предприятия
Курсовая Работа Подготовка Борцов
Реферат: Кудрявцев-Платонов Виктор Димитриевич
В Чем Сила Любви Олеси Эссе
Политические и правовые идеи Реформации - История и исторические личности реферат
Экономия материальных и энергоресурсов при выплавке стали в ДСП переменного и постоянного тока - Производство и технологии курсовая работа
Изменение когнитивных возможностей в среднем возрасте - Психология курсовая работа