Характеристики используемого транзистора

Содержание

 

Цель работы 3

Построение нагрузочной прямой по постоянному току, выбор положения рабочей точки и определение величин элементов цепи питания и стабилизации режима работы 6

Определение малосигнальных параметров транзистора в рабочей точке 8

Расчет величин схемы замещения. 9

Граничные и предельные частоты биполярного транзистора. 10

Определение сопротивления транзистора по переменному току. 11

7. Построение сквозной характеристики Iк(Uбэ) и определение наибольшей величины Uвхн, при которой охватывается вся переменная часть сквозной характеристики. 12

8. Определение динамических параметров усилительного каскада для двух величин амплитуды входного сигнала Uвх: Uвх н, и Uвхн/2 13

Заключение 16

Список литературы 17

11. Приложение 18

 

Цель курсовой работы

Цель курсовой работы состоит в закреплении знаний, полученных при изучении дисциплины «Основы схемотехники», в получении опыта разработки и расчета основных характеристик усилительных каскадов, а так же в активизации самостоятельной учебной работы студентов, в развитии умений выполнять информационный поиск, пользоваться справочной литературой, определять параметры и эквивалентные схемы биполярных транзисторов, получить разностороннее представление о конкретных электронных элементах.

В ходе выполнения курсовой 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 рассчитать величины элементов эквивалентных схем транзистора и малосигнальные параметры транзистора, графо-аналитическим методом определить параметры усилительного каскада.

Исходные данные к курсовой работе

 

1. Тип активного элемента Биполярный транзистор
2. Схема включения активного элемента С общим эмиттером
3. Используемый активный элемент КТ203А
4. Напряжение источника питания, Eп 30 В
5. Номинал резистора в цепи, Rк 10 кОм
6. Номинал резистора в выходной цепи, Rн 15 кОм

 

В соответствии с заданными исходными данными выбираем схему включения с общим эмиттером и с эмиттерной стабилизацией.

Характеристики используемого транзистора

 

Проектируемое устройство основано на биполярном транзисторе КТ203А. Транзистор КТ203А – кремниевый эпитаксиально-планарный p-n-p типа, предназначенный для работы в схемах усиления и генерирования колебаний в диапазоне до 5МГц, в стабилизаторах напряжения, в схемах переключения и других схемах.

Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0,5г.

 

Электрические параметры

Наименование Обозначение Значения
    min max
1. Обратный ток эмиттера при Uэ=30В, мкА I эбо  
2. Обратный ток коллектора при Uб=60В, мкА I кбо 0,005
3. Предельная частота, коэф-та передачи тока при Uк=5В, МГц   f21б    
4. Входное сопротивление тр-ра в режиме малого сигнала при Uк=50В Iэ=1мА f=1кГц, Ом   h11б    
5. Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме ОЭ при Uк=5В Iэ=1мА f=1кГц при Тс=+125 0С при Тс=-60 0С h21э    
6. Емкость коллекторного перехода при Uк=5В f=104кГц, пФ   Сн    

 

 

Максимально допустимые параметры. Гарантируются при температуре окружающей среды Тс=-60…+125 0С

 

1. Iк max – постоянный ток коллектора, мА
2. Iк и max – импульсный ток коллектора при tи ≤10 мкс и Q≥10, мА
3. Iэиср – среднее значение тока эмиттера в импульсном режиме при tи ≤10 мкс и Q≥10, мА  
4. Uк бmax – постоянное напряжение коллектор-база, В  
При Тс=-60…+75 0С
При Тс=+125 0С
5. Uкб max – постоянное напряжение коллектор-эмиттер, В  
При Тс=-60…+75 0С
При Тс=+125 0С
6. Uэб max – постоянное напряжение эмиттер-база, В
7. Pк max – постоянная рассеиваемая мощность, мВт  
При Тс=-60…+75 0С
При Тс=+125 0С
8. Т п мах - Температура перехода, 0С
9. Допустимая температура окружающей среды, 0С -60…+125

Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером и с эмиттерной стабилизацией

 

 

Построение нагрузочной прямой по постоянному току

 

Выходные характеристики используемого транзистора:

Входные характеристики используемого транзистора:

Нагрузочная прямая строится по уравнению:

по 2 точкам:

- при IK=0, EП=UK=30В

- и при UКЭ=0, ( )

 

Рабочая точка (т. РТ) выбирается посередине участка насыщения в точке пересечения нагрузочной прямой с выходной характеристикой.

Параметры режима покоя:

 

Uкэ0 = 9,4 В, Iк0= 1,67 мА, Iб0= 0,06 мА, Uбэ0= 0,59 В, Iэ0 =1,73 мА.

 

Стабилизация тока осуществляется за счет последовательной отрицательной обратной связи, которая вводится с помощью резистора Rэ. Нежелательная обратная связь по переменному току может быть устранена путем шунтирования резистора Rэ конденсатором большой емкости.

В схеме эмиттерной стабилизации рабочей точки используется отрицательная обратная связь по постоянному току.

Затем выбираем IД протекающий через R2, из условия

Определим величины резисторов R1 и R2 по следующим соотношениям:

 

 

Разделительный конденсатор Сс принимаем емкостью 0,1 мкФ.

Исходя из имеющихся стандартных номиналов резисторов, величину Rэ выбираем равной 2 кОм, R1=13 кОм, R2=75 кОм.

 

 

Определение малосигнальных параметров транзистора в рабочей точке

 

1.) Входное сопротивление, измеряемое при коротком замыкании на выходе транзистора:

 

 

2.) Коэффициент передачи по току, измеряемый при коротком замыкании на выходе транзистора:

 

 

3.) Выходная проводимость, измеряемая при холостом ходе на входе транзистора:

 

 

4.) Коэффициент обратной связи, измеряемый при холостом ходе на входе транзистора:

Для всех типов биполярных транзисторов и рабочих точек принято

 

(DIк, DIк ,DUбэ, DUкэ – приращения, взятые симметрично относительно рабочей точки РТ).

 

 

Определение величин эквивалентной схемы транзистора

 

Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиколетто) представлена на рисунке

 

 

1. Барьерная ёмкость коллекторного перехода:

 

2. Выходное сопротивление транзистора:

 

3. Сопротивление коллекторного перехода:

 

4. Сопротивление эмиттерного перехода для эмиттерного тока:

 

5. Сопротивление эмиттерного перехода для базового тока:

 

6. Распределение сопротивления базы:

 

7. Диффузионная ёмкость эмиттерного перехода:

 

8. Собственная постоянная времени транзистора:

 

9. Крутизна транзистора:

 

 

 

Граничные и предельные частоты биполярного транзистора.

1. Граничная частота усиления транзистора:


2. Предельная частота в схеме с ОЭ:

 

3. Предельная частота транзистора по крутизне:

 

4. Максимальная частота генерации:

 
 

 

Определение сопротивления нагрузки транзистора по переменному току.

 

Сопротивление нагрузки по переменному току для биполярного транзистора рассчитывается по формуле:

 

Для построения нагрузочной прямой по переменному току воспользуемся двумя точками:

1. ;

2. - точка покоя (т. РТ)

Нагрузочная прямая по переменному току приведена на входной характеристике.

 

 

Построение сквозной характеристики

 

Для построения сквозной характеристики воспользуемся нагрузочной прямой по переменному току и выходными характеристиками. По точкам пересечения нагрузочной прямой по переменному току с выходными характеристиками строим сквозную характеристику Iк(Uбэ).

 

Uбэ, В 0,65 0,63 0,61 0,59 0,56 0,52
Iк, мА 3,18 2,86 2,34 1,67 0,82 0,13