Биполярный транзистор
Определение номинального тока стабилитрона и недостающих данных для вычислений. Расчет выпрямителя с емкостным фильтром. Вольтамперная характеристика диода. Расчет стабилизаторов постоянного напряжения. Определение h-параметров биполярного транзистора.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.01.2014 |
| Размер файла | 258,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
1. Определение недостающих данных для расчета
2. Расчет выпрямителя с емкостным фильтром
3. Расчет стабилизаторов постоянного напряжения
4. Графоаналитический расчет рабочего режима биполярного транзистора
5. Расчет h-параметров биполярного транзистора и основных параметров усилительного каскада
1. Определение недостающих данных для расчета
Рис. 1. Структурная схема устройства
Недостающими параметрами для расчета являются:
- напряжение на выходе выпрямителя и ток выпрямителя ;
- ток нагрузки стабилизатора, равный потребляемому току усилительного каскада и напряжение на выходе стабилизатора биполярный транзистор стабилизатор диод
Расчет недостающих параметров проводим в следующем порядке.
Напряжение на выходе стабилизатора равно напряжению питания усилительного каскада : =12 В.
Напряжение на выходе выпрямителя определяется соотношением:
=1,5·12=18,0 В.
Ток, потребляемый усилительным каскадом,
=1,2·12/3000=4,8·10-3 А.
Ток нагрузки стабилитрона:
=4,8·10-3 А.
Ток выпрямителя:
=(4,8+10,0)·10-3=14,8·10-3 А.
где =10 мА - номинальный ток стабилитрона, определяется далее.
По этим данным необходимо рассчитать следующие схемы.
1) Усилительный каскад на биполярном транзисторе. Транзистор необходимо выбрать из следующих условий:
, .
2) Параметрический стабилизатор.
а) Для этого необходимо выбрать тип стабилизатора, исходя из требуемой величины коэффициента стабилизации
можно выбрать параметрический тип стабилизатора.
б) Следует выбрать тип стабилитрона, для которого напряжение стабилизации равно в случае параметрического стабилизатора.
Для выбранного типа стабилитрона определить номинальный ток стабилитрона .
3) Выпрямитель.
Для него следует выбрать выпрямительный диод со следующими параметрами:
допустимое обратное напряжение
В,
максимальный прямой ток
|
Тип прибора |
Предельные значения параметров при Т=25°С |
Значения параметров при Т=25°С |
Тк.мах(Тп.)°С |
||||||
|
Uобр.макс. (Uобр.и.мак.) B |
Iпр.макс. (Iпр.и.мак.) mA (A) |
fраб. (fмакс.) mГц |
Cд, пФ |
Uпр. B |
при Iпр. mA |
Iобр., mkA |
|||
|
Д 220 |
50 |
50 (0,5) |
- |
15 |
1,5 |
50 |
1,0 |
100 |
2. Расчет выпрямителя с емкостным фильтром
Рис. 2 Графики для определения функций
Исходные данные для расчета Таблица 2.1
|
Диоды: Д 220 |
||
|
Uвыпр=18,0 В |
Коэффициент пульсаций: |
|
|
Iвыпр=14,8 мА |
q2=0,01 |
|
|
Мостовая схема выпрямителя |
||
|
1. Параметр , где Ом. |
||
|
Ri0 - сопротивление диода постоянному току. m=2 Ri0=20 Ом |
||
|
rтр - сопротивление обмоток трансформатора rтр=(0,05…0,07)Ri0=1 Ом |
||
|
=18/14,8·10-3=1216 Ом |
||
|
Из графика определяем параметры F=8; H=152; B=0,775; D=2,4. |
||
|
2. Максимальное значение анодного тока диода |
||
|
= (14,8·10-3/2)·8=59,2·10-3 А. |
||
|
3. Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора : U2=18,0·0,775=13,95 В. |
||
|
4. Максимальное обратное напряжение на диоде |
||
|
=2·1,414·6,3=39,46 В. |
||
|
5. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора |
||
|
=14,8·10-3/2·2,4=17,76·10-3 А |
||
|
6. Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора |
||
|
=0,0634·1,4142·17,76·10-3=1,6·10-3 А. |
||
|
где - коэффициент трансформации трансформатора k=13,95/220=0,0634 |
||
|
7. Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора |
||
|
=2·17,76·10-3·13,95=0,5 Вт. |
||
|
8. Расчетная мощность первичной обмотки трансформатора |
||
|
=1,6·10-3·220=0,35 Вт. |
||
|
9. Расчетная мощность трансформатора |
||
|
=(0,5+0,35)/2=0,425 Вт. |
||
|
10. Емкость конденсатора фильтра в мкФ для f=50 Гц =1·152/(21·0,01) =724 мкФ. |
Рис.2 Вольтамперная характеристика диода.
3. Расчет стабилизаторов постоянного напряжения
Рис.3.1 а) схема параметрического стабилизатора; б) вольтамперная характеристика стабилитрона.
1. Рассчитать сопротивление Rб из выражения
Ом.
мА- номинальный ток стабилитрона (рис. 3.1,б).
Построить линию нагрузки для выбранного стабилитрона, а также ее крайние положения при изменении входного напряжения в заданных пределах (; ).
Определить основные параметры параметрического стабилизатора по формулам:
коэффициент полезного действия, равный отношению мощности, выделяемой в нагрузке, к входной мощности, т. е.
коэффициент стабилизации, определяемый как отношение относительного приращения напряжения на входе стабилизатора Uвыпр/Uвыпр к относительному приращению напряжения на выходе Uстаб/Uстаб при постоянной нагрузке:
выходное сопротивление параметрического стабилизатора определяется дифференциальным сопротивлением стабилитрона Rд на рабочем участке вольтамперной характеристики:
Ом.
поскольку выходным напряжением стабилизатора является напряжение на стабилитроне (Uстаб=Uст), а изменение тока в нагрузке равно изменению тока через стабилитрон (Iстаб=Iст).
Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора
.
Основные параметры диода Д 815Д
|
Тип прибора |
Предельные значения параметров при Т=25°С |
Значения параметров при Т=25°С |
||||||||
|
Uст.ном. B |
При Iст.ном. mA |
Рмакс.mBt |
Uст. |
rст. Om |
aст. 10-2 %/°С |
Iст. |
||||
|
Мин B |
Мах B |
Мин mA |
Мах mA |
|||||||
|
Д 815Д |
12,0 |
500 |
8000 |
10,8 |
13,3 |
2,0 |
9,0 |
25 |
650 |
Выбираем стабилитрон КС 456А:U=5,6B; Iст=3 - 140 мА; rдиф=10 - 145 Oм; Pmax= 1000 мВт.
4. Графоаналитический расчет рабочего режима биполярного транзистора
Исходные данные: транзистор включен в усилительный каскад по схеме ОЭ. Каскад питается от одного источника с напряжением Eпит =12 В, сопротивление резистора нагрузки Rн=3000 Ом. Известен тип транзистора и его характеристики:
KT315B, n-p-n, Iбmax=2 мА, Uбэ=6 В, Pк, мах=150 мВт, в=50 - 90.
предельно допустимые параметры:
Требуется:
а) построить линию предельной мощности Pkmax;
Pк, мах 0,15 0,15 0,15 0,15
7,5 10 15 20
20 15 10 7,5
б) построить линию нагрузки, определить рабочий участок и выбрать рабочую точку:
А;
В.
в) по выходным характеристикам найти постоянную составляющую тока коллектора IK0, постоянную составляющую напряжения коллектор--эмиттерUКЭ 0, амплитуду переменной составляющей тока коллектора Imk, амплитуду выходного напряжения UmR=UmКЭ, коэффициент усиления по току KI, выходную мощность Pвых, мощность, рассеиваемую на нагрузке постоянной составляющей тока коллектора РR0, полную потребляемую мощность в коллекторной цепи P0, КПД коллекторной цепи . Проверить, не превышает ли мощность РK0, выделяемая на коллекторе в режиме покоя, максимально допустимую мощность Рkmax;
г) с помощью входных характеристик определить напряжение смещения UБЭ 0,амплитуду входного сигнала Umбэ, входную мощность Rвх, коэффициент усиления по напряжению Кu и по мощности Кр, входное сопротивление каскада Rвх, сопротивление резистора смещения Rб.
Порядок решения задачи следующий.
1. На семействе выходных характеристик строим линию максимально допустимой мощности, используя уравнение.
2. Используя уравнение линии нагрузки
IK=Е/Rн,
на семейство выходных характеристик наносим линию нагрузки: при
Iк=0 Uкэ=Е=12 В
первая точка линии нагрузки; при Uкэ =0;
Iк=Е/Rн=12/3000=4 мА
вторая точка линии нагрузки.
3. Определить рабочий участок, ограниченный режимами насыщения и отсечки.
4. Выбрать рабочую точку посередине рабочего участка (точка Т).
5. Постоянная составляющая тока базы IБ 0=50 мкА. Ей будут соответствовать постоянная составляющая тока коллектора Iко=1,4 мА и постоянная составляющая напряжения Uкэ 0=9 В.
6. Зададим амплитуду переменной составляющей тока базы Imб.
7. Амплитуду переменной составляющей тока коллектора определим как среднее значение:
8. Амплитуда переменного напряжения на нагрузке
10. Коэффициент усиления по току
КI=Imk/Imб=2,2·10-3/(50·10-6)=44.
11. Выходная мощность
Pвых = 0,5ImкUmR=0,52,210-36,6 =7,26 мВт.
11. Полная потребляемая мощность в коллекторной цепи
Р 0=EIко=122,510-3=30 мВт.
12. КПД коллекторной цепи
=Рвых/Ро = 7,2610-3/(3010-3)=0,242= 24,2.
Рис. 4.3 Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером
13. Мощность, рассеиваемая на коллекторе постоянной составляющей коллекторного тока,
Рк 0=Ik0Uкэ 0=1,410-39,0=12,6 мВт<РKmax=150 мВт,
т. е. режим работы допустим.
14. Далее расчет ведем по семейству входных характеристик. Поскольку у транзисторов входные характеристики расположены близко друг от друга, то в качестве рабочей входной характеристики можно принять одну из статических входных характеристик, соответствующую активному режиму, например характеристику, снятую при UКЭ=6 В. Из графика находим, что Uбэ 0=0,7 В. Амплитуда входного напряжения:
Umбэ=(Uбэ max-Uбэmin)/2=(0,733-0,6)/2=50 мВ
15. Модуль коэффициента усиления по напряжению
|KU|=Umкэ/Umбэ=3/(5010-3)=60.
16. Коэффициент усиления по мощности
Кр=|KIKU|=44·60=2640.
Входная мощность
Рвх = 0,5ImбUmб=0,5Ч5010-65010-3=1,250Ч10-6Вт.
Входное сопротивление
Rвх=Umбэ/Imб=5010-3/(5010-6)= 1,0·103Ом.
17. Сопротивление резистора
Rб= Е- |Uбэ 0|/ Iб 0= (12-0,7)/50·10-6=226 кОм
18. Емкость конденсатора Ср определяется из условия
1/(нСр)=Rвх/10
где н - низшая рабочая частота, тогда
Cp=10/(щн·Rвх)= 10/(2р·fн·Rвх)= 10/(6,28·80·226000)= 7,04·10-6 Ф
5. Расчет h-параметров биполярного транзистора и основных параметров усилительного каскада
Исходные данные: для рабочей точки усилителя, рассмотренного в занятии 4, найти параметры h21э, h22э(Rвых =1/h22э), h11э и y21эи аналитически рассчитать величины КI, Кu, Кр, Rвх.
1. Рассчитаем параметры в рабочей точке при Uкэ =12 В и Iко = 0,3 мА:
По точкам В и Г определим .
2. По точкам D и Е определим
h22э=2,510-3/8=312,5 мкСм;
Rвых = 1/h22э = 1/(0,3125Ч10-3) =3,2 кОм.
3. Параметр
По точкам M и N определим h11Э = 4010-3/(2110-3) = 190 0м.
4. Крутизна характеристики транзистора
S=y21э=h21э/h11э= 100/190= 530 мА/B.
С помощью найденных параметров определим искомые значения по приближенным формулам.
Коэффициент усиления по току КI=h21э=100; точнее 52
Входное сопротивление:Rвхh11э=190 0м.
Коэффициент усиления по напряжению
КU-h21эRн/Rвх 523200/190= 87,5;
Коэффициент усиления по мощности
Кр =/КI КU/= 5287,5 = 4550
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.
лабораторная работа [76,2 K], добавлен 12.01.2010Повышение устойчивости питающего напряжения посредством применения специальных стабилизаторов напряжения. Изучение принципа действия параметрических и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения, определение и расчет их основных параметров.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 12.05.2016Расчет и выбор элементов выпрямителя с LC-фильтром. Определение действующего значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора, значения тока вентиля, амплитуды напряжения, сопротивления конденсатора. График внешней характеристики выпрямителя.
контрольная работа [28,4 K], добавлен 21.09.2012Изучение методов построения зависимости прямого коэффициента усиления по току и анализ зависимости предельной частоты от тока эмиттера для кремниевого биполярного дрейфового транзистора. Этапы расчета частотных свойств биполярного дрейфового транзистора.
лабораторная работа [68,3 K], добавлен 06.02.2010Порядок получения входных и выходных характеристик транзистора. Методика и основные этапы сборки электрической схемы, определение измерения тока коллектора. Экспериментальное нахождение сопротивления по входной характеристике при изменении базового тока.
лабораторная работа [39,8 K], добавлен 12.01.2010Расчет трансформатора, входного фильтра и параметров сглаживающего фильтра. Выбор транзистора по максимальному (амплитудному) значению тока. Определение площади радиатора транзистора. Проверка преобразователя на устойчивость к возмущающим воздействиям.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015Усиление транзисторного каскада. Выбор транзистора, определение напряжения источника питания, расчет сопротивления резисторов и емкости конденсаторов. Определение максимальных амплитуд источников сигнала для неинвертирующего усилителя постоянного тока.
контрольная работа [58,2 K], добавлен 03.12.2011Определение сопротивления ограничивающего резистора. Расчет максимального тока через стабилитрон. Вычисление мощности, выделяемой на резисторе. Определение изменения напряжения стабилитрона в заданном диапазоне температур. Схема включения стабилитрона.
контрольная работа [43,4 K], добавлен 19.06.2015Механизм действия полупроводникового диода - нелинейного электронного прибора с двумя выводами. Работа стабилитрона - полупроводникового диода, вольтамперная характеристика которого имеет область зависимости тока от напряжения на ее обратном участке.
презентация [182,4 K], добавлен 13.12.2011Разработка схемы усилителя постоянного тока и расчет источников питания: стабилизатора напряжения и выпрямителя. Определение фильтра низких частот. Вычисление температурной погрешности и неточностей измерения от нестабильности питающего напряжения.
курсовая работа [166,3 K], добавлен 28.03.2012Параметры 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 28.03.2011Понятие и функциональное назначение биполярного транзистора как полупроводникового прибора с двумя близкорасположенными электронно-дырочными переходами. Анализ входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и базой.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 12.05.2016Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения, диаграммы работы преобразователя. Выбор выпрямительных диодов, трансформатора, транзистора, выпрямителя и элементов узла управления. Расчет демпфирующей цепи и КПД.
курсовая работа [392,9 K], добавлен 18.02.2010Определение величины обратного тока диодной структуры. Расчет вольт-амперной характеристики идеального и реального переходов. Зависимости дифференциального сопротивления, барьерной и диффузионной емкости, толщины обедненного слоя от напряжения диода.
курсовая работа [362,1 K], добавлен 28.02.2016Расчет параметров цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа, и узловых напряжений. Расчет баланса мощностей. Построение потенциальной диаграммы. Сравнение результатов вычислений. Расчет параметров цепи переменного тока методом комплексных амплитуд.
курсовая работа [682,1 K], добавлен 14.04.2015Расчет неуправляемого выпрямителя с активной нагрузкой и с емкостным фильтром. Расчет управляемого выпрямителя с ответвляющим диодом. Подбор трансформатора для двухфазной однотактовой схемы выпрямления. Разработка электрической схемы и печатной платы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.12.2010Электрические характеристики кремниевого интегрального n-канального транзистора. Расчет порогового напряжения транзистора. Малосигнальная эквивалентная схема и ее параметры. Корректировка порогового напряжения с учетом эффектов короткого и узкого канала.
курсовая работа [864,3 K], добавлен 17.12.2014Выбор главных размеров и расчет параметров якоря. Магнитная система машин постоянного тока. Определение размагничивающего действия поперечной реакции якоря. Расчет системы возбуждения и определение потерь мощности. Тепловой и вентиляционный расчет.
курсовая работа [538,3 K], добавлен 30.04.2012Определение эквивалентного сопротивления и напряжения электрической цепи, вычисление расхода энергии. Расчет силы тока в магнитной цепи, потокосцепления и индуктивности обмоток. Построение схемы мостового выпрямителя, выбор типа полупроводникового диода.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 28.12.2013Расчёт трансформатора и параметров интегрального стабилизатора напряжения. Принципиальная электрическая схема блока питания. Расчет параметров неуправляемого выпрямителя и сглаживающего фильтра. Подбор выпрямительных диодов, выбор размеров магнитопровода.
курсовая работа [151,6 K], добавлен 14.12.2013
