Файл: Расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе, выполненного по схеме с общим эмиттером.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.11.2023

Просмотров: 51

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.



Самостоятельная работа №1

по дисциплине «Электроника и схемы 2»

на тему:

«РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ, ВЫПОЛНЕННОГО ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ»

Цель работы: закрепить практические навыки расчета и измерения технических характеристик усилительных каскадов путем расчета усилительного каскада на биполярном транзисторе 2N2369A, выполненном по схеме с общим эмиттером
Исходные данные:

Вариант
Тип транзистора
Ток покоя базы Iбп, мкА
Напряжение питания Ек, В
Коллекторное сопротивление Rк, Ом
Нижняя граничная частота усиления fН, Гц

2
2N2369A
50
5
400
100



1. Расчёт параметров транзистора 2N2369A
1.1 Построение семейства статических входных и выходных характеристик транзистора 2N2369A, соответствующих схеме с ОЭ.
Снятие семейства входных характеристик транзистора 2N2369A, соответствующих схеме с ОЭ Iб = f(Uбэ) при Uкэ = 0 В и Uкэ = 10 В.

Для этого собрали схему 1 для измерения параметров транзистора.


Рис. 1. Снятие семейства входных характеристик транзистора
Полученные значения IБ и UБЭ сведем в таблицу 1. По ним построим семейство статических входных характеристик транзистора 2N2369A.
Таблица 1.

Семейство статических входных характеристик транзистора 2N2369A соответствующих схеме с ОЭ Iб = f(Uбэ) при Uкэ = 0 В и Uкэ = 10 В.



UКЭ=0В
UКЭ=10В

IБ, мкА
UБЭ, мВ
IБ, мкА
UБЭ, мВ

25
475
25
686

50
495
50
716

75
507
75
733

100
516
100
745

125
523
125
754

150
529
150
761

175
534
175
767

200
538
200
773

250
545
250
781

300
551
300
789

350
557
350
795

400
562
400
800


По соответствующим данным построим график Iб = f(Uбэ) входных характеристик транзистора (Рис.2).


Рис.2. График Iб = f(Uбэ) входных характеристик транзистора 2N2369A
Снятие семейства выходных характеристик транзистора, соответствующих схеме с ОЭ Iк = f(Uкэ) при Iб = const.

Для этого соберем схему 2 для измерения параметров транзистора.

Ib = const


Рис. 3. Снятие семейства выходных характеристик 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 2N2369A.
Таблица 2.

Семейство статических выходных характеристик транзистора 2N2369A соответствующих схеме с ОЭ Iк = f(Uкэ) при Iб = const.


UКЭ
IК при

IБ=25 мкА
IК при

IБ=50 мкА
IК при

IБ=75 мкА
IК при

IБ=100 мкА
IК при

IБ=125 мкА
IК при

IБ=150 мкА

0

-0,2609

-0,052726
-0,07986
-0,106091
-0,132894
-0,159651

0,5

2,307

5,440
8,310
10,91
13,296
15,496

1,0

2,313

5,456
8,335
10,943
13,337
15,545

2,0

2,327

5,489
8,385
11,009
13,418
15,639

3,0

2,341

5,522
8,436
11,084
13,499
15,733

4,0

2,362
5,554
8,487
11,152
13,58

15,827

5,0

2,379
5,588
8,540
11,218
13,662
15,922

6,0

2,394
5,618
8,588
11,284
13,743
16,017

7,0

2,407
5,654
8,637
11,35
13,824
16,112

8,0

2,421

5,687
8,693
11,418
13,906
16,207

9,0

2,434
5,720
8,741
11,484
13,985
16,3

10

2,450

5,752
8,789
11,552
14,067
16,396

15

2,517

5,919
9,043
11,884
14,472
16,868

20

2,590

6,086
9,307
12,218
14,882
17,344



По соответствующим данным построим график Iк = f(Uкэ) выходных характеристик транзистора (Рис. 4).


Рис.4. График Iк = f(Uкэ) выходных характеристик транзистора 2N2369A

1.2 Определение h – параметров транзистора 2N2369A графическим путём с помощью полученных вольтамперных характеристик транзистора для схемы с общим эмиттером
Определим параметр h11э из семейства входных характеристик транзистора 2N2369A 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=716 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. 5 получим, что Iб1=25 мкА, Iб2=75 мкА, Uбэ1=686 мВ, Uбэ2=733мВ. Тогда h11э определится:




Рис.5. Графическое определение параметра h11э

Определим параметр h12э из семейства входных характеристик транзистора 2N2369A 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 2N2369A определим по формуле:
ΔUкэ= Uкэ2 – Uкэ1=10В – 0В=10В
Этому приращению ΔUкэ соответствует приращение напряжения между базой и эмиттером транзистора:
ΔUбэ= Uбэп4 – Uбэ3=716мВ – 495мВ=221мВ



Рис.6. Графическое определение параметра h12э
Параметр h12э определим из формулы:

Определим параметр h21э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2369A Iк = f(Uкэ) при Iб = const. Найдем рабочую точку "А" на выходных характеристиках транзистора как точку пересечения прямой нагрузки (Ек = 5В, Rк = 400 Ом) с выходной ветвью ВАХ для Iбп = 50 мкА.

По оси токов Iк откладываем значение Ек/ Rк = 12,5 мА

По оси напряжения Uкэ откладываем Ек = 5В


Рис.7. Графическое определение параметра h21э
Получаем следующие координаты рабочей точки "А": Iкп =5,52 мА, Uкэ=3 В. 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=8,436 мА – 2,341 мА = 6,095 мА
Параметр h21э определим из формулы:

Определим параметр h22э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2369A 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:


Рис.8. Графический способ нахождения параметра h22э
ΔUкэ = Uкэ2 – Uкэ1= 4,04В – 1,84В = 2,2 В
Uкэ вызывает приращение коллекторного тока:

ΔIк=Iк4 – Iк3=5,46мА – 5,56мА = 0,1 мА
Тогда параметр h22э будет равен:

1.3 Найдем входное и выходное сопротивление транзистора 2N2369A по формулам:



1.4 Определим коэффициент передачи по току транзистора 2N2369A β

2. Расчет параметров элементов усилительного каскада с ОЭ


Рис.9. Схема усилительного каскада с ОЭ
2.1 Расчет резистивных элементов каскада
Определение тока делителя в режиме покоя

Определение суммарного сопротивления, задающего режим покоя.

Определение напряжения на сопротивлении Rэ.

Определение значения резистивных элементов (в соответствии с рядом номиналов сопротивлений Е24).



В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что



В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что



В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что

2.2 Расчет емкостных элементов каскада
Определение емкости конденсатора, шунтирующей сопротивление Rэ по переменному току.

В соответствии с рядом значений Е24 получим, что Сэ = 24 мкФ.

Определение емкостей разделительных конденсаторов.


В соответствии с рядом значений Е24 получим, что Ср1 = Ср2 = 9 мкФ.
2.3. Используя найденные параметры элементов, соберем схему (рис.8) усилительного каскада на биполярном транзисторе 2N2369A, 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 ( , Uбэп), изменяя сопротивление переменного резистора R1.

Смотрите также файлы