Электронные приборы и усилители

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

Пользуясь зависимостью, показанной на рис. 1, для заданного значения Iст определить дифференциальное сопротивление RCT стабилитрона, указанного в Вашем варианте.

Проанализируйте, как изменяется дифференциальное сопротивление стабилитрона при увеличении тока, протекающего через стабилитрон.

Напишите формулу, по которой рассчитывается дифференциальное сопротивление стабилитрона.

Начертите схему включения стабилитрона и поясните ее.

Дайте характеристику стабилитрону, указанному в Вашем варианте.

Тип стабилитрона и численные значения исходных и паспортных величин приведены в табл.1

стабилитрон полупроводниковый дифференциальный



Таблица 1

На основании справочных данных, приведённых в методичке определить r_ст заданного типа стабилитрона невозможно, так как там приведены характеристики стабилитронов Д808чД813, а в задании- КС210Ж.

Ответить на поставленный вопрос можно с помощью Л1.стр.532. Здесь приведены зависимости дифференциального сопротивления отечественных стабилитронов от тока стабилизации:

Рис.2



Дифференциальное сопротивление КС210Ж зависит от тока стабилизации и температуры. Как видно из рис.2, при токе I_ст= 5мА и комнатной температуре t=25⁰C разброс r_ст = 5,5ч31,7 Ом, среднее значение r_ст = = 18,6 Ом.

При увеличении тока стабилизации разброс и среднее значение r_ст уменьшаются. Определить r_ст можно по статической вольтамперной характеристике стабилитрона, как отношение приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его приращению тока стабилизации: r_ст = .

Рис.3. Схема включения:

Рис.4



В рабочем режиме стабилитрон будет находиться при условии, что входное напряжение превышает напряжение стабилизации u_вх > u_ст. При этом протекающий по ограничительному резистору ток создаёт на нём падение напряжения u_вх = u_огр+u_ст. Напряжение на нагрузке u_н = u_ст. При увеличении

u_вх растёт входной ток I_вх и ток стабилитрона I_ст , а напряжение на стабилитроне и на нагрузке почти не изменяется из-за плоского характера обратной ветви статической вольтамперной характеристики стабилитрона.

При уменьшении u_вх всё происходит в обратном порядке, таким образом изменение входного напряжения вызывает только изменение тока через стабилитрон, а напряжение на нём и на нагрузке изменяется мало.

Краткая характеристика КС210Ж:

Кремниевые планарные стабилитроны КС210Ж малой мощности предназначены для стабилизации номинального напряжения 10 В в диапазоне токов стабилизации 0.5...13 мА в измерительной аппаратуре, в усилителях для согласования уровней, в системах автоматики для питания маломощных датчиков, а также для стабилизации импульсного напряжения и ограничения импульсных сигналов.

Выпускаются в металлостеклянных корпусах с гибкими выводами.

Технические характеристики стабилитрона КС210Ж: 

Номинальное напряжение стабилизации: 10 В при токе стабилизации 4 мА

Разброс напряжения стабилизации: 9... 11 В

Температурный коэффициент напряжения стабилизации: 0.09 %/^оС

Временная нестабильность напряжения стабилизации стабилитрона: ±1.5 %

Дифференциальное сопротивление стабилитрона: 40 Ом при токе стабилизации 4 мА

Минимально допустимый ток стабилизации: 0.5 мА

Максимально допустимый ток стабилизации: 13 мА

Максимально-допустимая рассеиваемая мощность на стабилитроне: 0.125 Вт

Диапазон рабочих температур: -60... 125⁰ С 

Вес: не более 0.3 г.

Задача 2

Пользуясь семейством входных и выходных статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 5), необходимо: 1. в семействе выходных характеристик построить нагрузочную прямую для сопротивления нагрузки R_кн напряжения источника питания Е ;

2. на нагрузочной прямой обозначить рабочую точку О при токе базы I_б0;

3. определить мощность, рассеиваемую на коллекторе в режиме покоя, и сравнить ее с допустимой мощностью Р_кmах;

4. в заданной рабочей точке О определить h-параметры транзистора;

5. для заданной амплитуды входного тока I_бm построить графики изменений тока и напряжения в коллекторной цепи и в цепи базы;

6. графические определить амплитуды изменения коллекторного тока I_к , коллекторного напряжения U_кm, входного напряжения U_6m при заданной амплитуде входного тока I_бm;

7. рассчитать мощность входного сигнала Р_вх и мощность сигнала Р_вых, выделяющуюся на нагрузке;

8. рассчитать коэффициенты усиления по току К_т напряжению К_н и мощности К_м;

9. начертить схему подключения биполярного транзистора к источникам питания в нагрузочном режиме.

10. расшифровать обозначение транзистора, указанного в Вашем варианте.

Тип транзистора, номер рисунка его характеристик и численные значения величин приведены в табл.2.

Таблица 2

У биполярных транзисторов, разработанных до 1964 г. условные обозначения типа состоят из двух или трех элементов. Первый элемент обозначения -- буква П, характеризующая класс биполярных транзисторов, или две буквы МП для транзисторов в корпусе, герметизируемом способом холодной сварки.

Второй элемент обозначения -- одно-, двух- и трехзначное число, которое определяет порядковый номер разработки и указывает на подкласс транзистора по роду исходного полупроводникового материала, значениям допустимой рассеиваемой мощности и граничной (или предельной) частоты: от 1 до 99 -- германиевые маломощные низкочастотные транзисторы .

Третий элемент обозначения (у некоторых типов он может отсутствовать) -- буква, условно определяющая классификацию по параметрам транзисторов, изготовленных по единой технологии.

Следовательно, МП39Б - германиевый маломощный низкочастотный транзистор, в корпусе, герметизируемом способом холодной сварки, номер разработки 39, группа Б (малошумящий).

Схема включения транзистора МП39Б в качестве резистивного усилителя переменного напряжения:



Рис.5

Рассмотрим работу транзистора при подаче на вход усилителя переменного синусоидального напряжения. Во входной цепи происходит следующее:

Рис.6

В момент 0 u(t)=0 и напряжение на базе равно напряжению смещения U_Б0, создаваемого источником питания Е_к и элементами R₁, R₂, R₄. Это состояние называется точкой покоя. Через эмиттерный переход протекает ток покоя базы I_Б0. В момент t1, (точка 1)переменное напряжение максимально u(t1)=U_Бm , максимален и базовый ток i_Б(t1) = I_Бmax.

В момент t3, (точка 2) напряжение на базе минимально u(t3)=U_Бmin , минимален и базовый ток i_Б(t3) = I_Бmin.

В выходной цепи:

Рис.7

При изменении тока базы в цепи коллектора происходит такое же по форме изменение тока коллектора, а величина тока коллектора определяется положением нагрузочной линии, зависящем от величины сопротивления в цепи коллектора по переменному току. Всё это показано на рис.7, где точки 0, 1, 2 соответствуют точкам 0, 1, 2 на рис.6.

Определяем численные значения токов и напряжений графическим методом в соответствии с заданием. На семействе выходных характеристик строим нагрузочную линию по двум точкам: I_К = = = 40 мА; U_К = 0 - первая точка и I_К =0; U_К = Е_К = 12 В - вторая точка.



Рис.8

Из графика рис.8 определяем:

Напряжение покоя коллектора U_К0 = 5 В; ток покоя коллектора I_К0 = 23 мА; максимальный ток коллектора I_Кmax = 28 мА; минимальный ток коллектора I_Кmin = 17 мА; максимальное напряжение на коллекторе U_Кmax = 7 B; минимальное напряжение на коллекторе U_Кmin = 3,5 B.

Как видно из построений, выходной ток и выходное напряжение имеют искажения формы, это обусловлено нелинейностью транзистора.

Определяем амплитуды переменных составляющих тока и напряжения на коллекторе: I_Кm = = = 5, 5 мА. U_Кm = = = = 1, 75 B.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе в режиме покоя P_К0 = U_К0* I_К0 =

= 5*23= 115 мВт. P_К0 > P_Кmax = 150 мВт.

По входной динамической характеристике рассчитываем параметры входного сигнала:



Рис.9

Ток покоя базы и амплитуда тока базы заданы в исходных данных:

I_Б0 = 0,6 мА, I_Бm = 0,2 мА. Если транзистор находится в рабочем режиме, то входная динамическая характеристика совпадает со входной статической при U_КЭ = - 5 В. Из рис.9 находим U_Бmax = 0,32 B; U_Бmin = 0,26 B;

U_Бm = = = = 0, 03 B = 30 мВ.

Мощность выходного сигнала: P_вых = 0, 5* U_Кm* I_Кm = 0, 5*1, 75*5, 5=

=4,8 мВт.

Мощность входного сигнала: P_вх = 0, 5* U_Бm* I_Бm = 0, 5*0, 03*0, 2= Д

= 0, 003 мВт.

Коэффициент усиления по току: К_т = I_Кm / I_Бm = 5,5 / 0, 2= 27,5 раз.

Коэффициент усиления по напряжению: К_н = U_Кm / U_Бm = 1,75 / 0, 03=

= 58, 3 раз.

Коэффициент усиления по мощности: К_т = P_вых / P_вх = 4,8 / 0,003= 1600 раз.

Определяем h- параметры в рабочей точке 0 по рис.9.



= |_при U_К0=5 B. = = = = 150 Ом.

= |_при I_Б0= 0, 6 мА. = = = 0,02 раз.

Определяем h- параметры в рабочей точке 0 по рис.8.

= |_при U_К0=5 B. = = = 31, 3 раз.

= |_при I_Б0= 0, 6 мА. = = =

= 0, 00014 См.

I_К3, I_К4, I_К5, I_К6 - коллекторный ток в точках на рис.8, обозначенных цифрами

3, 4, 5, 6 соответственно.

h- параметры и расчет режима усилительного каскада осуществлялся по методике, изложенной в Л3.стр 79ч88, 99ч100.

Задача 3

Даны выходные характеристики и характеристики прямой передачи полевого транзистора, включенного с ОИ (рис. 8-9).

Требуется:

1. в семействе выходных характеристик полевого транзистора отметить положение рабочей точки при напряжении стока U_СИ и напряжении на затворе U_ЗИ;

2. в заданной рабочей точке графически определить выходное сопротивление полевого транзистора r_ВЫХ;

3. в семействе характеристик прямой передачи отметить поло-жение заданной рабочей точки и графически определить в ней статическую крутизну характеристики прямой передачи S;

4. по характеристикам прямой передачи определить напряжение отсечки

5. Uзи отс в цепи затвора и наибольшую возможную вели-чину входного напряжения сигнала U_ВХ max;

6. начертить схему подключения полевого транзистора, указан-ного в вашем варианте, к источникам питания в нагрузочном режиме.

Тип полевого транзистора, номер рисунка его характеристик;

Таблица 3

Для перевода полевого транзистора КП301Б в рабочий режим, на его электродах необходимо создать напряжения как на рис.10. Схема усилителя переменного напряжения на этом транзисторе представлена на рис.11.

Рис.10



Рис.11

По выходным характеристикам транзистора, представленным на рис.12 определяем выходное сопротивление r_вых в заданной рабочей точке:

Рис.12

r_вых = при U_зи = 19 В. r_вых = = = 5000 Ом.

По проходной характеристике транзистора, представленным на рис.13 определяем крутизну S = при U_си = 15 В.



Рис.13

S = = = = 1, 25 .

Из рис.13 определяем напряжение отсечки в цепи затвора U_{зи отс} - 4 В.

Наибольшая возможная величина входного напряжения при работе без отсечки тока стока равна: U_{зи max}= U_зи0 - U_{зи отс} = 19-4 = 15 B.



Список использованной литературы

стабилитрон полупроводниковый дифференциальный

1.Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Под ред. Н.Н.Горюнова. Энергоатомиздат 1983 г.

2.Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник.

Под ред. Б.Л. Перельмана. Изд. «Радио и связь» 1981 г.

3.Усилительные устройства. Г.С. Цыкин. Изд. «Связь» 1971 г.

Размещено на Allbest.ru

...