контрольная работа. Министерство по развитию информационных технологий и коммуникаций
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
Министерство по развитию информационных технологий и коммуникаций Республики Узбекистан Ташкентский университет информационных технологий имени Мухаммада ал-Хоразмий Самостоятельная работа №1 по дисциплине «Электронные приборы» на тему: «РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ, ВЫПОЛНЕННОГО ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ» Выполнил студент группы: 203 Аманов Искандер ТАШКЕНТ-2022 Цель работы: закрепить практические навыки расчета и измерения технических характеристик усилительных каскадов путем расчета усилительного каскада на биполярном транзисторе 2N2924, выполненном по схеме с общим эмиттером Исходные данные:
1. Расчёт параметров транзистора2N2924 1.1 Построение семейства статических входных и выходных характеристик транзистора 2N2924, соответствующих схеме с ОЭ. Снятие семейства входных характеристик транзистора 2N2924, соответствующих схеме с ОЭ Iб = f(Uбэ) при Uкэ = 0 В и Uкэ = 10 В. Для этого собрали схему рис. 1 для измерения параметров транзистора.  Полученные значения IБ и UБЭ сведем в таблицу 1. По ним построим семейство статических входных характеристик транзистора 2N2924. Таблица 1. Семейство статических входных характеристик транзистора 2N2924, соответствующих схеме с ОЭ Iб = f(Uбэ) при Uкэ = 0 В и Uкэ = 10 В.
 По соответствующим данным построим график Iб = f(Uбэ) входных характеристик транзистора.Рис.2. График Iб = f(Uбэ) входных характеристик транзистора 2N2924. Снятие семейства выходных характеристик транзистора, соответствующих схеме с ОЭ Iк = f(Uкэ) при Iб = const. Для этого соберем схему 2для измерения параметров транзистора.  Полученные значения тока коллектора транзистора Iк и напряжения между коллектором и эмиттером транзистора Uкэ при постоянном значении тока базы Iб = 25 мкА; Iб = 50 мкА; Iб = 75 мкА; Iб = 100 мкА; Iб = 125 мкА; Iб = 150 мкА сведем в таблицу 2. По ним построим семейство статических входных характеристик Iк = f(Uкэ) при Iб = const транзистора 2N2924 Таблица 2. Семейство статических выходных характеристик транзистора 2N2924 соответствующих схеме с ОЭ Iк = f(Uкэ) при Iб = const.
По соответствующим данным построим график Iк = f(Uкэ) выходных характеристик транзистора  Рис.4. График Iк = f(Uкэ) выходных характеристик транзистора 2N2924 1.2 Определение h – параметров транзистора 2N2924 графическим путём с помощью полученных вольтамперных характеристик транзистора для схемы с общим эмиттером Определим параметр h11э из семейства входных характеристик транзистора 2N2924 Iб = f(Uбэ), полученных в пункте 1.1.1. По заданному току базы покоя Iбп=50 мкА, который определяет статический режим работы транзистора, на входной характеристике, соответствующей Uкэ=10 В, найдем рабочую точку "А", соответствующую этому току. Координаты точки "А": Iбп=50 мкА, Uбэп=703 мВ. Выберем вблизи рабочей точки "А" две вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и определим приращение тока базы ΔIб и напряжения ΔUбэ, по которым найдем дифференциальное сопротивление по формуле:  Из рис. получим, что Iб1=25 мкА, Iб2=75 мкА, Uбэ1=683 мВ, Uбэ2=715 мВ. Тогда h11эопределится: h11э = (715мВ-683мВ)/(75мкА-25мкА) = 640 Ом          Рис.5. Графическое определение параметра h11э Определим параметр h12э из семейства входных характеристик транзистора 2N2924 Iб = f(Uбэ), полученных в пункте 1.1.1. Для этого из рабочей точки "А" проведем горизонтальную линию до пересечения с характеристикой, снятой при Uкэ=0В. Приращение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 2N2924 определим по формуле: ΔUкэ= Uкэ2 – Uкэ1=10В – 0В=10В Этому приращению ΔUкэ соответствует приращение напряжения между базой и эмиттером транзистора: ΔUбэ= Uбэп4 – Uбэ3=703мВ – 610мВ=93 мВ    Параметр h12э определим из формулы: h12э = 93 мВ/10 В = 9,3 Определим параметр h21э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2924 Iк = f(Uкэ) при Iб = const. Найдем рабочую точку "А" на выходных характеристиках транзистора как точку пересечения прямой нагрузки (Ек = 5В, Rк = 600 Ом) с выходной ветвью ВАХ для Iбп = 50 мкА. По оси токов Iк откладываем значение Ек/ Rк = 8,33 мА По оси напряжения Uкэ откладываем Ек = 5В      Получаем следующие координаты рабочей точки "А": Iкп =7 мА, Uкэ=2,5В. Проведем из рабочей точки вертикальную прямую до пересечения с ветвями ВАХ при Iб1 = 25 мкА и Iб3 = 75 мкА. Рассчитаем приращение тока базы ΔIб, взятого вблизи заданного значения тока базы Iбп, по формуле: ΔIб = Iб3 – Iб1=75 мкА – 25 мкА=50мкА Приращению ΔIб будет соответствовать приращение коллекторного тока, которое можно вычислить по формуле: ΔIк = Iк2 – Iк1=12 мА –4 мА = 8 мА Параметр h21э определим из формулы: h21э = 8/50 = 160 Определим параметр h22э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2924 Iк = f(Uкэ) при Iб = 50 мкА. Для этого на ветви характеристики при Iбп = 50 мкА вблизи рабочей точки "А" выберем две вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и определим приращение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора:       Графический способ нахождения параметра h22э ΔUкэ=Uкэ2 – Uкэ1=4В – 2В = 2 В Uкэ вызывает приращение коллекторного тока: ΔIк=Iк4 –Iк3=8,8мА – 8,6мА = 0,2 мА Тогда параметр h22э будет равен: h22э = 0,2/2 = 0,1 1.3 Найдем входное и выходное сопротивление транзистора 2N2924 по формулам:   1.4 Определим коэффициент передачи по току транзистора 2N2924 β  2  . Расчет параметров элементов усилительного каскада с ОЭСхема усилительного каскада с ОЭ 2.1 Расчет резистивных элементов каскада Определение тока делителя в режиме покоя 𝐼дел = 10 ∙ 𝐼бп = 10 ∙ 50 мкА = 500 мкА Определение суммарного сопротивления, задающего режим покоя. 𝑅1 + 𝑅2 = 𝐸к/ 𝐼дел = 5 В/ 500 мкА = 10 000 Ом = 10кОм Определение напряжения на сопротивлении Rэ. 𝑈𝑅э ≈ 0,2 ∙ Ек = 0,2 ∙ 5 В = 1В Определение значения резистивных элементов (в соответствии с рядом номиналов сопротивлений Е24). 𝑅э = 𝑈𝑅э /𝐼кп = 1В/ 7 мА = 142,8 Ом В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что 𝑅э = 150 Ом 𝑅2 = (𝑈бэп+𝑈𝑅э)/ 𝐼дел = (703 мВ+1 В)/ 500 мкА = 3,41 кОм В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что 𝑅2 = 3,3 кОм 𝑅1 = (𝑅1 + 𝑅2) − 𝑅2 = 𝐸к /𝐼дел − 𝑅2 = 10кОм − 3,3 кОм = 6,7кОм В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что 𝑅1 = 6,8 кОм 2.2 Расчет емкостных элементов каскада Определение емкости конденсатора, шунтирующей сопротивление Rэ по переменному току. Сэ = 107 /4𝜋𝑓𝐻𝑅э = 107 /4∙3,14∙200 Гц∙150 Ом = 26,5 мкФ В соответствии с рядом значений Е24 получим, что Сэ = 27 мкФ. Определение емкостей разделительных конденсаторов. Ср1 = Ср2 = 107 /4𝜋𝑓н Т Rвх = 107 /4∙3,14∙200 Гц∙640 Ом = 6,2 мкФ В соответствии с рядом значений Е24 получим, что Ср1 = Ср2 = 6,2 мкФ. 2.3. Используя найденные параметры элементов, соберем схему (рис.8) усилительного каскада на биполярном транзисторе 2N2924, выполненном по схеме с общим эмиттером R1 заменим реостатом с номинальным сопротивлением равным 2·R1=13,6 кОм, в соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что 2·R1=13 кОм. Установим Uвх = 0 (условие, при котором входной сигнал отсутствует) и будем добиваться режима покоя ( 𝐼бп , Uбэп), изменяя сопротивление переменного р  езистора R1.Усилительный каскад на биполярном транзисторе 2N2924 с ОЭ в режиме покоя В режиме покоя имеем 𝐼бп = 51 мкА , а Uбэп= 702 мВ. Что очень близко к заданным. 3. Определение параметров усилительного каскада. Измерим входное сопротивление усилительного каскада на биполярном транзисторе 2N2924, выполненном по схеме с общим эмиттером. Для этого сначала подадим на вход схемы сигнал 5 мВ при fср=10 кГц и снимем значения Uвх и Uвых (схема 4). При этом вольтметры следует поставить в режим измерения переменного напряжения (AC).  Усилительный каскад на биполярном транзисторе 2N2924 с ОЭ в режиме холостого хода Входное напряжение усилительного каскада Uвх=1.67 мВ Выходное напряжение усилительного каскада Uвых=64 мВ Определим входное сопротивление усилительного каскада. Затем во входную цепь схемы добавим последовательно переменный резистор и будем изменять его сопротивление до значения, при котором вольтметр, установленный во входной цепи каскада, покажет значение U = Uвх/2  Измерение входного сопротивления Полученное значение переменного сопротивления и будет равно входному сопротивлению усилителя: Rвх=145 Ом Определим выходное сопротивление усилительного каскада. Для этого установим в выходную цепь каскада переменный резистор и будем изменять его сопротивление до значения, при котором вольтметр, установленный в выходной цепи каскада, покажет значение напряжения U = Uвых/2  Измерение выходного сопротивления Полученное значение переменного сопротивления и будет равно выходному сопротивлению усилителя: Rвых=80 Ом. По показаниям вольтметров и амперметров, расположенных во входной и в выходной цепях каскада, включенного в режиме согласования, найдем значения коэффициентов усиления каскада: К𝑈 = 𝑈вых /𝑈вх = 33 мВ/ 2,629 мВ = 12,55 – коэффициент усиления по напряжению К𝑖 = 𝐼вых /𝐼вх = 0,219 мА /0,045 мА = 4,86 − коэффициент усиления по току Кр = К𝑢 ∙ К𝑖 = 12,55 ∙ 4,86 = 60,993 - коэффициент усиления по мощности Построим амплитудно-частотную характеристику усилительного каскада, собранного на транзисторе 2N2924 по схеме с ОЭ.  Измерение АЧХ усилительного каскада с ОЭ  АЧХ усилительного каскада с ОЭ По графику определим максимальное значение коэффициента усиления по напряжению 𝐾𝑈𝑚𝑎𝑥 по напряжению и полосу пропускания Δf. 𝐾𝑈𝑚𝑎𝑥 = 14,285 дБ– максимальное значение коэффициента усиления по напряжению 𝐾𝑈гр = 0,707 ∙ 𝐾𝑈𝑚𝑎𝑥 = 0,707 ∙ 14,285 = 10,099 дБ– граничные значения коэффициентов усиления по напряжению Полоса пропускания: Δf = fв – fн = 9,234 МГц – 0,953 МГц = 8,281 МГц Вывод: Сделав эту самостоятельную работу. Для себя мы закрепили практические навыки расчета и измерения технических характеристик усилительных каскадов путем расчета усилительного каскада на биполярном транзисторе. Научились тщательной работе в программе Multisim. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||