Контрольная работа по "Схемотехнике телекоммуникационных устройств"

Федеральное агентство  связи

Сибирский Государственный  Университет Телекоммуникаций и  Информатики

Межрегиональный центр  переподготовки специалистов

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине: Схемотехника телекоммуникационных устройств

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Ашербакиев М.Х.

Гр.РБТ-11

Проверил: ___________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2013

 

Выполнить расчет сопротивлений  схемы предварительного каскада  усиления на биполярном транзисторе  с эмиттерной стабилизацией.

 

Технические данные:

1. Тип транзистора – КТ361А  (р-n-p);
2. h_21max/ h_21min = 90/20;
3. I_кб0max/T = 25/100 мкА/ ^° С;
4. Т_{с max} = 46^° С;
5. Е_п = 20 В;
6. R_{вх сл} = 800 Ом;
7. U_{m вх сл} = 150 мВ;
8. I_{m вх сл} = 2 мА;
9. R_пс = 0,67 ^° С/мВт.

 

 

Параметры транзистора  КТ361А							Структура транзистора
h21ЭМИН	h21ЭМАКС	rБ’, Ом	uК.МАКС, В	РК.МАКС, мВт	fT, МГц	CК, пФ
20	90	50	20	150	250	9	p-n-p

 

 

Расчет резистивного  каскада    усиления   на БТ

 

1. Принципиальная   схема   каскада:

Рисунок 1 – Схема эмиттерного  повторителя на биполярном транзисторе

 

2. Выбор режима работы  транзистора 

Режим работы транзистора определяется постоянными токами и напряжениями на электродах транзистора (U_к0, i_к0, U_б0, i_б0). В каскаде предварительного усиления, работающего в режиме “А”, постоянные составляющие выходных токов и напряжений выбираются значительно больше переменных, которые необходимо обеспечить на входе следующего каскада, для уменьшения нелинейных искажений. Минимальные значения i_к0 и U_к0 ограничены, во первых, усилительными свойствами транзистора, которые ухудшаются при i_к0 < 1 мА, и, во-вторых, режимом насыщения транзистора, при котором нелинейность характеристик резко возрастает при U_кэ < U_{к нас}, где U_{к нас} – напряжение насыщения транзистора, указанное в справочнике. Таким образом:

;  мА.

мА = 8 мА

Выбирем  U_к0 равным 5 В с учетом следующих соображений:

• при меньших напряжениях сказывается нелинейность характеристик транзистора вблизи режима насыщения, что приводит к существенному изменению коэффициента усиления под действием дестабилизирующих факторов.
• необходимо предусмотреть запас на нестабильность точки покоя (тока i_к0) при изменении температуры р – n перехода транзистора, иначе изменение коллекторного тока (при изменении температуры окружающей среды, саморазогрева транзистора, замены элементов) может привести к существенным нелинейным искажениям.

где h_21э = – средний статический коэффициент усиления транзистора.

 мА

U_б0 возьмем равным 0,7 В.

 

3. Расчет сопротивлений  схемы

Расчет схемы проводится с учетом фильтра в цепи питания (R_ф), падение напряжения на котором выбирают из рекомендации: U_Rф < 0,2Е_п.

U_Rф < 0,2

20

U_Rф = 3 В

Тогда

где ток делителя выбирается из условия i_дел = (3…10) i_б0.

i_дел = (3…10)

0,189 = 1 мА.

Отсюда,

 кОм

Возьмем = 0,33 кОм, тип – МЛТ-0,125.

Сопротивление R_э определяется из уравнения Кирхгофа для выходной цепи транзистора

 кОм

Возьмем = 1,5 кОм, тип – МЛТ-0,125.

Сопротивления резисторов делителя напряжения, создающих смещение в базовой  цепи транзистора, определяются из соотношений:

 

Подставим числовые значения:

 кОм

Возьмем = 13 кОм, тип – МЛТ-0,125.

 кОм

Возьмем = 6,2 кОм, тип – МЛТ-0,125.

 

4. Определение входного  сопротивления усилительного каскада

Входное сопротивление  определяется как параллельное соединение сопротивлений делителя (R, R_б) и входного сопротивления транзистора с учетом местной обратной связи (МОС), последовательной по входу и параллельной по выходу, возникающей в схеме эмиттерного повторителя:

где

;

;

– сопротивление нагрузки транзистора  по переменному току.

 

Определим сопротивление  нагрузки транзистора по переменному току:

 Ом

 

 Ом

Тогда,

 кОм

Возьмем = 22 кОм, тип – МЛТ-0,125.

 

5. Определение максимального  приращения коллекторного тока  при изменении температуры.

Сначала рассчитаем максимальное приращение коллекторного тока без  учета действия элементов стабилизации

Δi_{к0 мах} = i_б0 × h_{21э мах} + I_{кб0 мах} × (1 + h_{21э мах}) – i_к0

где I_{кб0 мах} – неуправляемый обратный ток коллектора, рассчитанный при максимальном значении температуры p–n перехода транзистора

Δi_{к0 мах} = 0,189 × 10^-3 × 90 + 25 ×10^-6 × (1 + 90) – 0,008 = 0,011 А

Т_{п мах} = Т_с + R_пс× Р_к

где Р_к = U_к0 × i_к0 – мощность рассеивания на коллекторе транзистора;

      R_пс – тепловое сопротивление переход–среда, которое характеризует степень отвода тепла от p–n перехода в окружающую среду.

Т_{п мах} = 46 + 0,67 × 5 × 8 = 72,8^° С

При повышении температуры I_кб0 значительно возрастает. Для кремниевых транзисторов ток возрастает в 3 раза при увеличении температуры перехода на каждые 10° .

где Т – температура, при которой приведено значение I_кб0 в справочнике.

 мкА

Определим приращение коллекторного  тока с учетом эмиттерной стабилизации, для чего рассчитаем глубину обратной связи по постоянному току (F_посл)

где – сопротивление делителя.

 кОм

Возьмем = 4,3 кОм, тип – МЛТ-0,125.

Отсюда,

 мА

 

6. Построение нагрузочной  прямой по постоянному току

При построения нагрузочной прямой записывается уравнение Кирхгофа для  выходной цепи транзистора по постоянному  току

Е_п = U_кэ + i_к × R_н,

где R_н= R_ф + R_э;

R_н= 0,33 + 1,5 = 1,83 кОм

1,8 кОм.

Нагрузочная прямая строится по двум крайним точкам:

     при U_кэ = 0    i_к = Е_п / R_н = 20 / 1,8 = 11,1 мА;

     при i_к =0       U_кэ =Е_п = 20 В.

Как видно по графику  изменение тока коллектора не приведет к существенному смещению точки  покоя в область насыщения  транзистора, следовательно усилительный каскад будет работоспособен.