Расчет усилительного каскада по схеме с общим эмиттером на транзисторе МП 40
Ознакомление с классификацией усилителей. Анализ технических характеристик и электрических параметров исследуемого транзистора. Изучение структурной схемы каскада с общим эмиттером. Определение напряжение питания усилителя (по второму закону Киргофа).
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.01.2015 |
| Размер файла | 118,3 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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Физико-технический факультет
Кафедра «Космическая техника и технологии»
КоНТРОЛЬНАЯ работа
«Расчет усилительного каскада по схеме с общим эмиттером на транзисторе МП 40»
По дисциплине «Электроника и схемотехника аналоговых устройств»
выполнил:
студент гр. РЭТ-22
Еркалин Е.А.
Вариант №3
проверил:
к.т.н., доцент
Бурамбаева Н.А.
Астана 2012
Введение
Усилителем называется устройство, увеличивающее мощность входного сигнала за счет энергии источника питания. Маломощный входной сигнал лишь управляет передачей энергии источника питания в нагрузку усилителя. Классификацию усилителей можно проводить по различным признакам:
1. по виду используемого усилительного элемента - ламповые, транзисторные, усилители на туннельных или параметрических диодах, на микросхемах и т.д.;
2. по диапазону усиливаемых частот - усилители постоянного тока (УПТ), низкой частоты (УНЧ), радио- или промежуточной частоты (УРИ, УПИ) и сверхвысокой частоты (СВЧ);
3. по ширине полосы усиливаемых частот - узкополосные, широкополосные усилители;
4. по характеру усиливаемого сигнала - усилители непрерывных и импульсных сигналов;
5. по усиливаемой электрической величине - усилители напряжения, тока, мощности;
6. по типу нагрузки - резистивные (апериодические), резонансные (избирательные) усилители.
Основными параметрами усилителя являются:
· коэффициент усиления по напряжению Кu=uвых/ еr;
· коэффициент усиления по току Кi=iвых/ iвх;
· коэффициент усиления по мощности Кр=Рвых/ Рвх.
В качестве усилительного элемента испульзуются чаще всего транзисторы. Три схемы включения транзисторов: общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и с общим коллектором (ОК). Конечно, физические процессы, происходящие в транзисторе, не зависят от схемы его включения, в частности сохраняются соотношения между токами эмиттера, базы и коллектора. Однако характеристики и параметры транзистора зависят от схемы его включения.
В схеме с общей базой:
1. нет усиления по току (-);
2. малое входное и большое выходное сопротивления (-);
3. большое усиление по напряжению (+);
4. высокая линейность и более высокая верхняя частота (+).
В схеме с общим коллектором:
1. нет усиления по напряжению (-);
2. большое усиление по току (+);
3. большим входным и малым выходным сопротивлениями (+);
Схема с общим эмиттером получила большее распространение, так как имеет:
1. усиление по току (+);
2. усиление по напряжению (+);
3. большое усиление мощности сигнала (+);
Цель работы состоит в закреплении знаний, полученных при изучении дисциплины «Электроника и схемотехника аналоговых устройств», 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 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, определить основные параметры усилительного каскада.
Паспортные данные транзистора МП 40
МП 40 - это транзисторы германиевые сплавные р-n-p усилительные низкочастотные с ненормированным коэффициентом шума на частоте 1кГц.
Предназначены для усиления сигналов низкой частоты.
Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Обозначение типа приводится на боковой поверхности корпуса.
Масса транзистора не более 2 г.
Электрические параметры
1. Предельная частота передачи тока при Uкб= 5 В, Iэ = 1 мА не менее 1 МГц;
2. Коэффициент шума при Uкб= 1,5 В, Iэ = 0,5 мА, f = 1кГц не более 12 дБ;
3. Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала при Uкб= 5 В, Iэ = 1 мА, f = 1кГц, Т= 293 К: 20-40;
4. Обратный ток коллектора при Uкб= 5 В, Т= 293 К не более 15 мкА;
5. Обратный ток эмиттера при Т= 293 К, Uэб= 5 В не более 30 мкА;
6. Сопротивление базы при Uкб= 5 В, Iэ = 1 мА, f = 500 кГц не более 220 Ом;
7. Выходная полная проводимость в режиме малого сигнала при холостом ходе при Uкб= 5 В, Iэ = 0,5 мА, f = 1кГц не более 3,3 мкСм;
8. Емкость коллекторного перехода при Uкб= 5 В, Iэ = 0,5 мА, f = 1кГц не более 60 пФ.
Предельные эксплуатационные данные
1. Постоянное напряжение коллектор-база при Т = 213ч 313 К 15 В;
2. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер при Rэб ? 10 кОм 15 В;
3. Постоянное напряжение эмиттер-база 10 В;
4. Постоянный ток коллектора 30 мА;
5. Постоянная рассеиваемая мощность при Т = 213ч 328 К 150 мВт;
6. Общее тепловое сопротивление 200 К/В;
7. Температура окружающей среды от 213 до 343 К.
Исходные данные к заданию
Iko = 1мА;
Ukэо = 5 В;
Uэо = 2,2 В;
h11э = 900 Ом;
h12э = 8*10-6;
h21э = 30
h22э = 60*10-6 См;
Rk = 3*103 Ом;
fн = 30 Гц;
Pkmax = 0,15 Вт;
Rн = Rвх.
Структурная схема каскада с общим эмиттером
Пояснение:
Iбo - начальный ток коллектора (в режиме покоя каскада Режим покоя каскада - отсутствие входного сигнала.).
Iko - начальный ток коллектора.
Rэ - резистор на эмиттерной цепи (пропускает постоянную составляющую сигнала).
Сэ - емкость на эмиттерной цепи (пропускает переменную составляющую сигнала). Вместе с Rэ образуют эмиттерную схему термостабилизации.
Uэо - напряжение на эмиттерном резисторе Rэ; Uэо = Rэ*( Iko+ Iбo).
R1 и R2 - образуют делитель напряжения, для задания и фиксирования начального тока базы. Вместе с Rэ образуют обратную отрицательную связь (ООС).
Ср1 и Ср2 - разделительные конденсаторы, пропускают переменную составляющую сигнала и разделяющие каскады по постоянному току.
Ек - напряжение питания.
h11э - входное сопротивление транзистора для переменной составляющей тока при коротко замкнутой выходной цепи.
h12э - коэффициент обратной передачи по напряжению при разомкнутой входной цепи по переменному току.
h21э (в) - коэффициент передачи переменного тока при коротком замыкании выходной цепи.
h22э - выходная проводимость при разомкнутой входной цепи по переменному току.
fн - нижняя граничная частота полосы пропускания усилителя.
Pkmax - максимально допустимая рассеиваемая мощность на Rk.
Расчеты
1. Падение напряжения на резисторе Rk в состоянии покоя:
Uko = Iko * Rk = 10-3 *3*103 =3 B.
2. Ток базы в состоянии покоя:
Iбo = Iko/ h21э = 10-3/30 = 0,033 мА.
3. Ток делителя напряжения (ток делителя принимается равным (5..10) Iбo):
Iд = 7* Iбo = 0,23 мА.
4. Напряжение питания усилителя (по второму закону Киргофа):
Ек = Ukэо+ Uko + Uэо = 5+3+2,2 =10,2 В.
5. Падение напряжения на R2:
U2 = Uэо + Uбэо , Uбэо для германиевых транзисторов 0,1 -0,2.
U2 = 2,2 +0,2 =2,4 В.
6. Падение напряжения на R1:
U1 = Ек - U2 = 10,2 -2,7= 7,8 В.
7. Сопротивление R2:
R2 = U2/ Iд = 2,4 / 0,23мА =10,43 кОм. Принимаем R2= 11кОм.
8. Сопротивление R1 :
R1 = U1 / (Iд+ Iбo) = 7,8/(0,23 мА +0,033 мА) =30 кОм.
9. Входное сопротивление:
=813 Ом.
10. Сопротивление нагрузки усилителя Rн.
Rн= =813 Ом.
11. Сопротивление .
= Uэо/ (Iko+ Iбo) =2,2/(10-3+0,033*10-3) = 2,13 кОм.
Берем = 2,2 кОм
12. Емкость шунтирующего конденсатора в эмиттерной цепи Сэ.
Сэ>
rэ= 2h12э/h22э=2*8*10-3/60*10-6=267 Ом.
Сэ=1/2*3,14*30*267=19,8 мкФ
Принимаем емкость равную 20 мкФ.
13. Ср1 и Ср2:
Ср1 = Ср2= = 1/2*3.14*30*813=6.53 мкФ
Берем емкости по 6.8 мкФ.
14. Коэффициент усиления по напряжению:
1/ =1/Rk + 1/Rн + 1/Rвых, где Rвых= 1/h22э.
1/ = 1,62*10-3 См.
= 617 Ом.
.
15. Мощность рассеивания на коллекторе:
Рк= Iko* Ukэо=5*10-3= 0,005 Вт.
По условию Pkmax = 0,15 Вт, следовательно Рк < Pkmax.
Ответы:
R1=30 кОм;
R2= 12кОм;
= 2.2 кОм;
Rн= =813 Ом;
Ср1 = Ср2= 6.8 мкФ;
.
Динамические характеристики усилительного каскада
Находим нагрузочную прямую и рабочую точку транзистора.
Для этого вычисляем: усилитель электрический транзистор
Точку . Точка А соответствует режиму насыщения транзистора. В этом режиме транзистор полностью открыт и протекающий ток равен максимальному значению .
Точку В=Ek, при . Точка В соответствует режиму отсечки, при котором транзистор заперт и ток его близок к нулю.
Находим рабочую точку С, соответствующая активному режиму, способному обеспечить нормальное усиление. С лежит примерно посередине между точками А и В.
Вывод
Результатом выполнения данной работы является расчет основных характеристик усилительного каскада, выполненного на биполярном транзисторе.
Рассмотренный в работе усилительный каскад обладает не высоким коэффициентом усиления по напряжению Ku=20.6, что позволяет использовать такие каскады, например, в средней мощности усилителях.
Наибольшие трудности для меня вызвало определение динамических характеристик усилительного каскада.
Наиболее полезно для меня как результат выполнения данной работы является закрепление знаний, полученных при изучении дисциплины «Электроника и схемотехника аналоговых устройств 2», а также получение опыта разработки и расчета основных характеристик усилительных каскадов.
Данная работа помогла более полно разобраться в методике расчета усилительных каскадов, которая будет полезна в моей будущей инженерной деятельности.
Литература
1. Горюнов Н.Н. Транзисторы. Москва. 1985 г.
2. Красько. А.С. Схемотехника аналоговых электронных устройств. Томск. 2005 г.
3. Игумнов Д. В., Костюнина Г. П. Полупроводниковые устройства непрерывного действия. - М.: Радио и связь, 1986.
4. Забродин Ю. С. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1982.
5. Зи С. М. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Мир, 1984.
6. Миклашевский С. П. Промышленная электроника. - М.: Недра, 1973.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
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 25.04.2013Графоаналитическое исследование режима работы в классе A. Определение параметров транзисторного усилительного каскада в схеме с общим эмиттером, с одним питанием, с автоматическим смещением и с эмиттерной температурой стабилизацией рабочего режима.
задача [795,6 K], добавлен 18.11.2013Данные для расчёта усилителя напряжения низкой частоты на транзисторах. Расчёт усилительного каскада на транзисторе с общим эмиттером. Расчёт выходного усилительного каскада - эмиттерного повторителя. Амплитудно-частотная характеристика усилителя.
курсовая работа [382,1 K], добавлен 19.12.2015Параметры 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 12.05.2016Получение 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 12.01.2010Усиление 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 03.12.2011Общие 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.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 27.12.2013Экспериментальная проверка законов Киргофа. Принцип наложения и взаимности. Измерение значения напряжений на клеммах источников ЭДС и на резисторах. Токи и падения напряжения на резисторах. Нахождение токов методом наложений и по второму закону Киргофа.
лабораторная работа [47,4 K], добавлен 30.11.2010Использование биполярных транзисторов. Назначение элементов в схемах усилителей с общим эмиттером и коллектором. Температурная стабилизация и форма кривой выходного напряжения. Расчет коэффициентов усиления по току, напряжению и входному сопротивлению.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 15.02.2011Выбор и обоснование структурной схемы усилителя гармонических сигналов. Необходимое число каскадов при максимально возможном усилении одно-двухтранзисторных схем. Расчет выходного каскада и входного сопротивления транзистора с учетом обратной связи.
курсовая работа [692,9 K], добавлен 28.12.2014Построение принципиальной схемы эмиттерного повторителя. Расчет сопротивления резистора в цепи эмиттера и смещения повторителя. Определение входного сопротивления транзистора при включении его с общим эмиттером. Сопротивление нагрузки цепи эмиттера.
презентация [1,9 M], добавлен 04.03.2015Схема выпрямителя с фильтром с указанием напряжения и токов в обмотках трансформатора, вентилях и нагрузке, полярности клемм. Схема усилительного каскада с учетом заданного типа транзистора, усилителя с цепью обратной связи и источниками питания.
контрольная работа [585,2 K], добавлен 13.04.2012Описание структурной электрической схемы. Составление принципиальной схемы изделия и описание ее работы. Расчет полевого транзистора 2N7002. Определение емкостей конденсаторов на входе и выходе каскада и в цепи эмиттера. Алгоритм поиска неисправности.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 10.07.2014Выбор режима работы усилителей электрических сигналов: подбор транзисторов, составление структурной схемы, распределение частотных искажений. Расчёт оконечного, инверсного и резистивного каскадов предварительного усиления. Вычисление источника питания.
курсовая работа [721,0 K], добавлен 01.08.2012Ознакомление с процессом выбора количества, типа и мощности силовых трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания. Определение структурной схемы и основных характеристик подстанции. Изучение электрических аппаратов и электроизмерительных приборов.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.01.2022Выбор и обоснование принципиальной электрической схемы двухкаскадного усилителя, их элементы. Определение основных параметров транзисторов и их статических режимов. Методика и главные этапы вычисления электрических параметров всех элементов усилителя.
курсовая работа [402,2 K], добавлен 26.01.2015Выбор силовых трансформаторов подстанций, отходящих линий на стороне высокого напряжения. Определение параметров схемы замещения. Определение термической стойкости кабеля. Технико-экономический расчет структурной схемы. Выбор линейных реакторов.
курсовая работа [382,0 K], добавлен 23.09.2013Выбор структурной схемы системы электропитания, марки кабеля и расчет параметров кабельной сети. Определение минимального и максимального напряжения на входе ИСН. Расчет силового ключа, схемы управления, устройства питания. Источник опорного напряжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2011Специфика измерения силы тока амперметром и напряжения вольтметром. Методика расчета падения напряжения на приемниках по закону Ома и по второму закону Кирхгофа на различных участках цепи. Сравнительный анализ расчетных и измерительных параметров цепи.
лабораторная работа [22,9 K], добавлен 12.01.2010
