контролная. Молодовский П.Н. ОЛР-0270 Электроника. Федеральное агентство воздушного транспорта (росавиация) федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
 Скачать 194.88 Kb.
|
|
| Выполнил: студент заочного факультета 2 ОЛР-0920-0270  (курс) (профиль, шифр)Молодовский П.Н. (подпись) (фамилия, и. о.) Проверил: старший преподаватель (ученая степень, звание, должность) Соколов О.А. (подпись) (фамилия, и. о.) ____________________________ (оценка) |
Санкт-Петербург
2022 г.
Контрольные вопросы
5. Биполярные транзисторы. Статическая входная характеристика
Входной статической характеристикой биполярного транзистора структуры n-p-n, включенного по схеме с общим эмиттером будет называться зависимость тока базы Iб от напряжения база – эмиттер Uбэ при постоянном напряжении коллектор – эмиттер Uкэ.
В зависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входного и выходного сигналов, различают три схемы включения транзистора: общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК).
Входные характеристики транзисторов в схеме с общей базой при определяются зависимостью (1):
(1)
При большом обратном напряжении коллектора ток мало зависит от коллекторного напряжения. На рис. 1,а показаны реальные входные характеристики кремневого транзистора. Они соответствуют теоретической зависимости (1), подтверждается и вывод о слабом влиянии коллекторного напряжения на ток эмиттера.
Рис. 1.
Входная статическая характеристика при UКБ = 0 (нулевая) подобна обычной характеристике полупроводникового диода, включенного в прямом направлении. При подаче отрицательного коллекторного напряжения входная характеристика смещается влево. Это свидетельствует о наличии в транзисторе внутренней обратной связи. Обратная связь возникает в основном из-за сопротивления базы. В схеме с ОБ сопротивление базы является общим для входной и выходной цепей.
При подаче или увеличении коллекторного напряжения появляется или увеличивается IКБo. Кроме этого уменьшается Iэ.рек, так как при увеличении коллекторного напряжения происходит расширение коллекторного перехода и ширина базы уменьшается. Поэтому напряжение Uэб, приложенное к эмиттеру, при увеличении Uкб возрастает, что и объясняет увеличение тока эмиттера и смещение влево входной статической характеристики транзистора, включенного по схеме с общей базой.
Выходные, или коллекторные, статические характеристики представляют собой зависимости Ik = f(Uкб) при Iэ=const. Несмотря на то, что напряжение на коллекторе для транзистора p-n-р отрицательно, характеристики для удобства принято изображать в положительных осях координат. Нулевая выходная характеристика (IЭ = 0) является обычной характеристикой диода, включенного в обратном направлении. Увеличение тока эмиттера ведет к сдвигу выходной характеристики.
Как известно, при появлении тока эмиттера ток коллектора увеличивается на величину IK = Iэ Iэ. Ток IK можно рассматривать как искусственно созданный дополнительный ток неосновных носителей коллекторного перехода.
Поэтому на основании формулы (1), где I0 = Ik, можно утверждать, что любая выходная характеристика транзистора с (ОБ) представляет собой ВАХ полупроводникового диода, смещенную по оси обратного тока на величину Iк.
Начальная область входных характеристик, построенная в соответствии с теоретической зависимостью (1), показана на рис. (1, а) крупным масштабом (в окружности). Отмечены токи I11 и I12, а также эмиттерный ток закрытого транзистора.
Входные характеристики кремниевого транзистора показаны на pиc.1, б. Они смещены от нуля в сторону прямых напряжений; как и у кремниевого диода, смещение равно 0,6-0,7 В. По отношению к входным характеристикам германиевого транзистора смещение составляет 0,4 В.
17. Основные режимы работы усилителей: режим В
Для того чтобы форма переменной составляющей тока на выходе усилителя совпадала с формой подаваемого на вход сигнала, зависимость между ними должна быть линейной. Поскольку транзистор является нелинейным элементом, возможно искажение сигнала. Наличие или отсутствие искажения зависит как от амплитуды сигнала, так и от выбора положения начальной рабочей точки на нагрузочной линии.
Выбор положения начальной рабочей точки влияет также на КПД усилителя. В момент, когда сигнал отсутствует, вся энергия источников питания идет только на нагрев р-n-переходов. Если начальная рабочая точка лежит на середине прямолинейного участка, а амплитуда сигнала такова, что рабочая точка, перемещаясь, не выходит за пределы прямолинейного участка входной характеристики, то искажения сигнала не происходит. КПД в этом случае меньше 50%.
В зависимости от положения начальной рабочей точки на характеристиках активных элементов и амплитуды усиливаемого сигнала различают три основных режима работы усилительного каскада: А, В и С.
В режиме В начальная рабочая точка А лежит в начале проходной характеристики. Ток коллектора проходит через активный элемент лишь в течение отрицательного (для транзистора типа р-n-р) полупериода входного напряжения, во время же другого полупериода тока нет, т.е. активный элемент “заперт”, рабочая точка А находится ниже точки 2 на нагрузочной линии – в области отсечки.
Угол отсечки
составляет 90°. КПД каскада, работающего в режиме В, значительно выше, чем для режима А, поскольку ток покоя мал.
Рис. 2. Режим В работы усилителя
В режиме В усилитель имеет высокий КПД (до 80%), однако усиливается только один полупериод входного сигнала. Кроме того, сигнал сильно искажается.
Для усиления сигнала в течение всего периода используют двухтактные схемы, когда одно плечо схемы работает в положительный полупериод, а другое – в отрицательный. В режиме В (так как КПД высок) работают каскады мощного усиления (выходная мощность от 10 Вт и более).
Задание на работу
1. Графоаналитический расчёт однокаскадного транзисторного усилителя высокой частоты.
Исходные данные:
– Транзистор типа 2Т 301А;
– Постоянная составляющая тока базы Iб0 = 200 мкА;
– Амплитуда переменной составляющей тока базы Imб = 50 мкА;
– Индуктивность контура L;
– Частота принимаемого сигнала f0;
– Активное сопротивление катушки индуктивности R;
– Напряжение питания цоллекторной цепи Ek.
Примечание. Численные значения L, f0, R, Ek взять из таблиц 2, 3, 4.
Требуется:
– Начертить принципиальную схему однокаскадного транзисторного усилителя высокой частоты с общим эмиттером, объяснить назначение элементов схемы и принципы усиления транзисторного усилителя;
– Определить емкость колебательного контура С, эквивалентное сопротивление контура Rэ, полосу пропускания
. Изобразить примерную резонансную характеристику параллельного контура;– По выходным характеристикам транзистора определить амплитуду переменной составляющей тока коллектора Imk, амплитуду выходного напряжения Umk;
– Вычислить коэффициент усиления каскада по току Ki;
– По входным характеристикам транзистора определить амплитуду входного напряжения Umб;
– Вычислить коэффициент усиления каскада по напряжению Ku и по мощности Kp.
Расчеты производить без учета влияния предыдущего и последующего каскадов.
f0 = 4.55 МГц
R = 45 Ом
L =35 мкГн
E = 12 В
Решение:
Рис. 3. Электрическая схема усилителя высокой частоты
Рассчитать параметры колебательного контура:
– Емкость С колебательного контура найти из условия настройки контура в резонанс с частотой f0
– Эквивалентное сопротивление параллельного колебательного контура на резонансной частоте
– Полоса пропускания контура
Определить положение рабочей точки на выходных характеристиках транзистора. Для этого отложить на оси абсцисс величину Uk = Eк = 12 В.
При пересечении перпендикуляра к оси абсцисс из точки Uk = 12 В с характеристикой Ik =
(Uk) при Iб = Iб0 найти рабочую точку С с координатами Iко = 3,3 мА. 
Для определения второй характерной точки D на оси абсцисс найти значение
Провести нагрузочную прямую через точки С и D. При пересечении нагрузочной прямой с выходной характеристикой Iб = Iб0 – Iбmax = 150 – 50 = 100 мкА найти точку В, а при пересечении нагрузочной прямой с выходной характеристикой для Iб = Iб0 + Iбmax = 150 + 50 = 200 мкА – точку А, координаты которых характеризуют изменение тока коллектора и напряжения на коллекторе при изменении тока базы на 50 мкА.
Найти амплитуду переменной составляющей тока коллектора
Определить амплитуду выходного сигнала
Для определения амплитуды входного сигнала обратиться к входным характеристикам транзистора Iб =
(Uб) при Uk = const (Рис. 3) . На характеристике Iб = (Uбэ) при Ukэ = 10 В найти положение рабочей точки С при Iб = 150 мкА и положения точек: Р при Iб = 100 мкА и N при Iб = 200 мкА.Определить изменение напряжения Uбэ при изменении тока базы от 100 до 200 мкА, Uбр = 685 мВ, UбN = 730 мВ. Амплитуда входного сигнала
Рассчитать для однокоскадного транзисторного УВЧ коэффициенты усиления:
– По току
– По напряжению
– По мощности
