95085

МЕТОДЫ СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рабочая точка. Выбор рабочей точки Стабилизация рабочей точки Стабилизация рабочей точки биполярного транзистора в схеме с эмиттерной стабилизацией Стабилизация рабочей точки биполярного транзистора в схеме с коллекторной стабилизацией Комбинированная стабилизация рабочей точки...

Русский

2015-09-19

202.52 KB

21 чел.

23

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Крымский федеральный университет имени В.И.Вернадского»

Таврическая академия

Кафедра радиофизики и электроники

КУРСОВАЯ РАБОТА
по направлению подготовки 03.03.03 «Радиофизика»

Тема:

МЕТОДЫ СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ

Выполнил студент   2 курса группы РФ-2

           Коваль Николай Александрович

Руководитель проекта  доц.,  д-р физ.-мат. наук, зав. каф.

                             Старостенко Владимир Викторович

   

К защите   __________________________

                (дата, роспись, руководитель)

Проект защищен с оценкой____________

Симферополь 2015

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………3

Раздел 1. Обзор литературы по теме методы стабилизации рабочей точки..4

 1.1 Усилитель на биполярных транзисторах………………………………...4

1.2 Рабочая точка. Выбор рабочей точки…………………………………….6

1.3 Стабилизация рабочей точки………………………………………………8

1.3.1 Стабилизация рабочей точки биполярного транзистора  в схеме с эмиттерной стабилизацией……………………………………………………….....9

1.3.2 Стабилизация рабочей точки биполярного транзистора  в схеме с коллекторной стабилизацией…………………………………………………...…11

1.3.3 Комбинированная стабилизация рабочей точки……………………...13

1.3.4 Параметрическая стабилизация рабочей точки………………………14

Раздел 2. Методы стабилизации рабочей точки…………..…………………..............17 2.1 Порядок расчета цепей смещения…………………………………….....17

2.2 Исходные данные для проведения расчетов…………………………….18

 2.3 Расчет  параметров цепей смещения…………………………………….21

Заключение………………………………………………………………………...23

Список литературы……………………………………………………………….24


Введение

В курсовой работе произведен анализ различных методов стабилизации рабочей точки.  Известно, что все параметры биполярного транзистора имеют сильную температурную зависимость. Если не предусмотреть специальные схемы стабилизации, то рабочая точка в зависимости от температуры будет передвигаться, что может привести к выходу ее за пределы рабочей области характеристики. В реальных радиоэлектронных устройствах транзисторные усилительные каскады функционируют не в идеальных  условиях, а подвержены достаточно жесткому влиянию множества зачастую непредсказуемых факторов. Таких, как: температура окружающей среды, колебания питающего напряжения, наличие в пространстве значительных электрических или магнитных полей, создающих паразитные наводки в цепях, и т. п. Все эти воздействия могут дестабилизировать рабочие точки транзисторных схем, что сопровождается ухудшением их параметров и в конечном итоге приводит к прекращению выполнения ими предназначенных функций. В курсовой работе проанализируются всевозможные методы стабилизации и будет дана  оценка каждому из них.


Раздел 1. Подбор литературы по теме методы стабилизации рабочей точки

1.1 Усилитель на биполярном транзисторе

  Наиболее важное назначение электронных приборов - усиление электрических сигналов.  Устройства, предназначенные для выполнения этой задачи, называются электронными усилителями.  Усилители используют для увеличения напряжения, силы тока или мощности электрических сигналов

Усилитель (рис. 1.1) - это электронное устройство, управляющее энергией, поступающей от источника питания к нагрузке. Причем мощность, требующаяся для управления, как правило, намного меньше мощности, отдаваемой в нагрузку, а формы входного (усиливаемого) и выходного (на нагрузке) сигналов совпадают.[1]

Рис. 1.1 - Схематичное представление работы усилителя[1]

Данный усилитель содержит биполярный транзистор, потребитель и источник электрической энергии. Усилительный каскад имеет входную цепь, к которой подводится входное напряжение (усиливаемый сигнал), и выходную цепь для получения выходного напряжения (усиленный сигнал). Усиленный сигнал имеет большую мощность по сравнению с входным сигналом. Увеличение мощности сигнала происходит за счет источника электрической энергии. Процесс усиления осуществляется посредством изменения сопротивления нелинейного управляемого элемента и тока в выходной цепи,  под воздействием входного напряжения или тока. Таким образом, усиление основано на преобразовании электрической энергии источника постоянной ЭДС в энергию выходного сигнала за счет изменения сопротивления управляемого элемента по задаваемому входным сигналом закону[1].

Главными параметрами  усилительного каскада являются коэффициент усиления по напряжению:

                (1)

коэффициент усиления по току:

          (2)

И коэффициент усиления по мощности:

              (3)

Биполярные транзисторы имеют два электронно-дырочных перехода. Основанием прибора служит пластина полупроводника, называемая базой. С двух сторон в неё вплавлена примесь, создающая области с проводимостью, отличной от проводимости базы. Таким образом получают транзистор типа n – p – n, когда крайние области являются полупроводниками с электронной проводимостью, а средняя – полупроводником с дырочной проводимостью, и транзистор типа p–n–p, когда крайние области являются полупроводниками с дырочной проводимостью, а средняя – полупроводником с электронной проводимостью. Нижнюю область называют эмиттером, а верхнюю коллектором. На границах областей с различной проводимостью образуются два перехода. Переход, образованный вблизи эмиттера, называется эмиттерным, вблизи коллектора – коллекторным. При использовании транзистора в схемах на его переходы подают внешние напряжения. В зависимости от полярности этих напряжений каждый из переходов может быть включён либо в прямом, либо в обратном направлении. Соответственно различают три режима работы транзисторов: режим отсечки, когда оба перехода заперты; режим насыщения, когда оба перехода отперты; активный режим, когда эмиттерный переход частично отперт, а коллекторный заперт. Если же эмиттерный переход смещён в обратном направлении, а коллекторный - в прямом, то транзистор работает в обращённом (инверсном) включении[2].

В основном транзистор используется в активном режиме, где для смещения эмиттерного перехода в прямом направлении на базу транзистора типа p–n–p подают отрицательное напряжение относительно эмиттера, а коллектор смещают в обратном направлении подачей отрицательного напряжения относительно эмиттера. Напряжение на коллекторе обычно в несколько раз больше напряжения на эмиттере[2].

Основой усилительного каскада ОЭ являются два элемента: резистор Rк и n-p-n-транзистор. Усиление в таком каскаде  происходит следующим образом. При подаче на вход рассматриваемого каскада положительной полуволны переменного входного сигнала будет возрастать ток базы  и  ток  коллектора. В результате напряжение на эмиттере  увеличится, а напряжение на коллекторе транзистора уменьшится, т. е. произойдет формирование отрицательной полуволны выходного напряжения. Каскад инвертирует входной сигнал, осуществляет сдвиг фазы между Uвх и  Uвых на 180 градусов.

  

1.2 Рабочая точка. Выбор рабочей точки

При расчетах электронных устройств возникает необходимость правильно выбрать рабочую точку транзистора в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует.

Рабочая точка транзистора это напряжение и ток,  которые есть в схеме в данный момент времени. Рассмотрим выбор рабочей точки усилительного каскада на транзисторе, включенном по схеме с ОЭ. Выбор рабочей точки  сводится к выбору тока коллектора  Iк и напряжения  Uкэ в режиме покоя. На семействах выходных и входных характеристик, показанных на рис.1.2, эти точки обозначены буквой П. Через эту точку на выходных характеристиках проходят линии нагрузки: статическая (по постоянному току) и динамическая (по переменному току). Входная нагрузочная характеристика по постоянному и переменному току практически совпадает со статической входной характеристикой при Uкэ < Uкб нас для транзисторов p-n-p типа, где Uкэ>Uкб.

 

Рис.1.2 - Определение режима рабочей точки усилителя на транзисторе через выходные(а) и входные(б) вольт-амперные характеристики[2]

 В усилителях напряжения рабочая точка  выбирается исходя из заданных значений амплитуды напряжения на коллекторе Ukm и связанной с ней амплитудой тока коллектора Ikm = Ukm/Rн, где Rн - сопротивление нагрузки переменному току. Чтобы исключить возможность попадания рабочей точки в область насыщения и область отсечки (из-за чего появляются значительные нелинейные искажения выходного сигнала)Кроме того, положение точки покоя должно удовлетворять условиям:

     (4)

1.3 Стабилизация рабочей точки

 Cтабилизация - это приведение в постоянное устойчивое состояние или поддержание этого состояния, например обеспечение постоянства каких-либо процессов, повышение устойчивости каких-либо веществ.

В реальных радиоэлектронных устройствах транзисторные усилительные каскады функционируют не в идеальных  условиях, а подвержены достаточно жесткому влиянию множества зачастую непредсказуемых факторов. Таких, как: температура окружающей среды, колебания питающего напряжения, наличие в пространстве значительных электрических или магнитных полей, создающих паразитные наводки в цепях, и т. п. Все эти воздействия могут дестабилизировать рабочие точки транзисторных схем, что сопровождается ухудшением их параметров и в конечном итоге приводит к прекращению выполнения ими предназначенных функций.

Для предотвращения данных явлений в стандартные цепи смещения вводятся дополнительные звенья и применяются специальные элементы, компенсирующие вредные воздействия. Чаще всего используются следующие два метода. Первый метод представляет собой  включение нелинейных элементов, нейтрализующих температурный (и прочий) дрейф параметров транзистора (метод параметрической стабилизации). Второй метод характеризуется  созданием в каскаде специальных цепей обратной связи по постоянному току или напряжению, обеспечивающих возврат рабочей точки в исходное состояние в случае ее смещения.

Основные свойства усилительного каскада (коэффициент полезного действия, нелинейные искажения, мощность сигнала на выходе каскада и т.д.) определяются положением начальной рабочей точки, которое задает ток покоя выходной цепи . Поэтому при изменении температуры, замене активного элемента и т.д. положение начальной рабочей точки не должно изменяться (сверх допустимых значений).

Если же активным элементом является биполярный транзистор, то изменение температуры или замена активного элемента могут повлиять на значение коэффициента усиления по току и значение теплового тока (обратного тока коллекторного перехода); если транзистор полевой, то влияние скажется на напряжении отсечки и крутизне характеристики. Поэтому схема подачи смещения фиксированным током нецелесообразна, особенно если активным элементом является биполярный транзистор по схеме с ОЭ.

При подаче смещения фиксированным напряжением изменение температуры и замена транзистора в меньшей степени влияют на ток покоя коллектора (при использовании в качестве активного элемента биполярного или полевого транзисторов), поэтому такие схемы находят применение в промышленности.

Для того чтобы обеспечить работоспособность усилительного каскада при изменении температурных условий, используют схемы стабилизации положения начальной рабочей точки[5].

1.3.1 Стабилизация рабочей точки биполярного транзистора  в схеме с эмиттерной стабилизацией

Наиболее эффективной является схема с эмиттерной стабилизацией рабочей точки (рис. 1.3.1). Напряжение обратной связи снимается с резистора Rэ, который включен в цепь эмиттера. Напряжение смещения, приложенное к эмиттерному переходу:

             (5)


Рис.1.3.1 – Эмиттерная стабилизация рабочей точки биполярного транзистора[5]

С изменением температуры изменится ток покоя коллектора, а следовательно, и ток покоя эмиттера. Пусть токи  и  увеличатся. Начальная рабочая точка на выходной динамической характеристике должна подняться вверх, но этого не произойдет, так как напряжение смещения  уменьшится, а вместе с этим уменьшатся и токи транзистора. Начальная рабочая точка останется на прежнем месте.[3]

Для исключения влияния отрицательной обратной связи по переменному току на коэффициент усиления параллельно резистору R4 включен конденсатор C3. Если конденсатор C3 отсутствует, то переменная составляющая эмиттерного тока создает на резисторе падение напряжения

         (6)

 что снижает усиливаемое напряжение так как

,         (7)

а следовательно, и коэффициент усиления. Чтобы переменная составляющая на всех частотах усиливаемого напряжения не проходила через резистор, емкость конденсатора C3  должна быть  большой.  При этом емкостное сопротивление.[4]                       (8)

 Другими словами, повышение температуры приводит к увеличению тока IR3, уменьшению напряжения на коллекторе Uвых и увеличению эмиттерного тока

IR3 = Iвых + Iбэ.                (9)

В результате увеличивается падение напряжения на резисторе R3. Поскольку потенциал база транзистора зафиксирован делителем напряжения R1, R2, то напряжение между базой и эмиттером Uбэ уменьшается, что приведет к уменьшению тока базы Iбэ, а значит и коллекторного тока IRк. Происходит частичная взаимная компенсация этих двух факторов, влияющих на рабочую точку транзистора, поэтому ее положение практически не изменяется. Наличие резистора R3 – резистора обратной связи – при отсутствии конденсатора C3 не только стабилизирует рабочую точку, но и изменяет работу каскада по переменному току. Для схемы изменяющийся входной сигнал также является дестабилизирующим фактором. Переменная составляющая эмиттерного тока с амплитудой Imэ создает на резисторе R3 падение напряжения, которое уменьшает амплитуду переменной составляющей напряжения, что приводит к уменьшению коэффициента усиления каскада. Эмиттерная стабилизация рабочей точки биполярного транзистора применяется в схемах усилителей радиочастоты и усилителей промежуточной частоты, в схемах усилителей низкой частоты.[6]

1.3.2 Стабилизация рабочей точки биполярного транзистора  в схеме с коллекторной стабилизацией

Коллекторная стабилизация - стабилизация осуществляется введением параллельной отрицательной обратной связи по напряжению (рис.1.3.2). Напряжение подается через резистор R1, который включают между коллектором и базой.


Рис.1.3.2 - Коллекторная стабилизация рабочей точки биполярного транзистора[6]

Коллекторная стабилизация происходит за счёт параллельной отрицательной обратной связи  по постоянному току коллектора, т.к. всякое изменение тока IRк через резистор R1 вызывает противоположное по знаку изменение тока IR1 во входной цепи, так что ток коллектора практически не изменяется. Эффективно действует коллекторная стабилизация только при большом сопротивлении коллекторной нагрузки R2 для постоянного тока или с уменьшением сопротивления R1 в цепи обратной связи. Практически это трудно выполнить, т.к. величины сопротивлений R2 и R1 определяют требуемый режим покоя транзистора.[8]

Поэтому коллекторная стабилизация не даёт нужного эффекта и применяется редко, только в предварительных каскадах при небольших изменениях температуры[4].


          1.3.3 Комбинированная стабилизация рабочей точки

 Схема такой стабилизации представлена на рис. 1.3.3.

Рис.1.3.3 - Схема с  эмиттерно-коллекторной  стабилизацией в делителе напряжения[7]

Для начала проясним, что же происходит с биполярным транзистором при колебаниях температуры: при росте температуры из-за уменьшения падения напряжения на p-n-переходах транзистора также растут и токи через эти переходы.

Как видно из схемы делитель напряжения на резисторах  и подключен не к источнику питания Е, как это было в схеме эмиттерной стабилизации, а к коллектору транзистора. Поэтому при изменении тока коллектора ток базы будет изменяться как от изменения (рис.1.3.1 –эмиттерная стабилизация рабочей точки), так и от изменения (рис.1.3.2 – коллекторная стабилизация рабочей точки), что позволяет повысить качество стабилизации или обеспечить более высокую стабильность точки покоя.[8]

1.3.4 Параметрическая стабилизация рабочей точки

Параметрическая компенсация режима предусматривает в схемах использование нелинейных элементов, параметры которых зависят от температуры. В качестве нелинейных (температурно-зависимых) элементов служат терморезисторы, диоды, транзисторы

Принцип параметрической стабилизации состоит в том, что напряжение смещения снимается с термозависимого элемента, причем, он расположен в непосредственной близи с транзистором (обычно на его радиаторе охлаждения) и нагревается с ним одновременно.

Предположим, температура окружающей среды изменяется в большом диапазоне, от минус до плюс предельно допустимой для данного типа транзистора, целесообразно использовать схему температурной стабилизации, которая помимо схемы эмиттерной, коллекторной, комбинированной стабилизации включает в себя ещё и термозависимый элемент. В качестве такого элемента используется полупроводниковый прибор термистор или диод. Термистор это полупроводниковый прибор, у которого сопротивление уменьшается в десятки, сотни раз при увеличении сопротивления. [9]

Характеристика термистора представлена на рис.1.3.4.1

Рис.1.3.4.1 - Характеристика термистора[5]

 Схема  температурной  стабилизации (рис.1.3.4.2), которая компенсирует изменения тока коллектора за счёт изменения температуры окружающей среды. Стабилизация рабочей точки происходит следующим образом. При увеличении температуры ток коллектора должен возрасти, однако, как видно по  рис.1.3.4.1, сопротивление RТ уменьшается, следовательно, уменьшается напряжение URT, а, следовательно, и  ток базы.

Рис.1.3.4.2  - Температурная стабилизация рабочей точки с помощью термистора[5]

Уменьшение тока базы приводит к уменьшению тока коллектора, т.к.        IК =b*I Б, или что тоже к стабилизации этого тока и точки покоя. Очень важным достоинством этого метода стабилизации является его высокое качество обеспечения  абсолютной стабилизации точки покоя.

Ещё лучшую термокомпенсацию дает использование транзистора в диодном включении (рис.1.3.4.3), вольт-амперная характеристика   которого, как известно тоже зависит от температуры.

Рис.1.3.4.3 - Температурная стабилизация рабочей точки                                     с помощью диода[5]

  Параметрическая стабилизация рабочей точки с помощью диода происходит таким образом. С повышением температуры возрастает обратный ток диода, следовательно, возрастает напряжение на сопротивлении и уменьшается напряжение смещения, компенсируя возрастания обратного тока транзистора.[10]

 Преимуществом такой схемы является: температурная зависимость прямого сопротивления диода почти такая же, как эмиттерного перехода транзистора, поэтому получается хорошая термокомпенсация; диод имеет малую тепловую инерцию.


Раздел 2. Практический расчет цепей смещения

2.1 Порядок расчета цепей смещения

Мы представили и теоретически обосновали достаточно много способов схемотехнической реализации цепей смещения (т. е. способов задания и стабилизации исходной рабочей точки по постоянному току) в каскадах с биполярными транзисторами. Однако для практического использования при самостоятельной разработке электронных схем такой вид подачи информации явно неудобен. Более полезным оказывается иметь в своем распоряжении четкие правила, описывающие по шагам порядок действий разработчика (не менее важным представляется наличие окончательных формул или таблиц, из которых при подстановке известных справочных данных можно получить все необходимые значения для параметров и номиналов применяемых компонентов).

 Сразу отметим, что само по себе наличие указанных правил не обеспечивает гарантированный успех при практической разработке разнообразной аппаратуры. Разработчик по-прежнему должен очень четко понимать суть всех процессов, происходящих в цепях, и по мере надобности обращаться к теории. В приложении к рассматриваемой здесь задаче расчета цепей смещения это выражается в следующем.

Умение правильно рассчитать номиналы элементов цепей смещения ни в коей мере не помогает в процессе выбора самого способа схемотехнической реализации этих цепей смещения. Т. е. мы приводим здесь только алгоритмы и формулы, позволяющие выбрать номиналы элементов в разнообразных схемах задания смещения, но обходим стороной вопрос – в каком случае применение той или иной схемы является оправданным (оптимальным).

Заметим также, что в реальных усилительных устройствах цепи задания и стабилизации исходной рабочей точки по постоянному току могут в довольно причудливой форме переплетаться с цепями, оказывающими влияние только на переменные сигналы. Поэтому следует понимать, что все приводимые здесь схемы (даже и те, в которых указаны номиналы элементов) на практике обычно видоизменяются, до­полняясь множеством компонентов, обеспечивающих их надлежащие характеристики в рабочем диапазоне частот. В следующем разделе мы вернемся к этому вопросу и приведем некоторые примеры реальных схем, тем не менее читатель должен иметь достаточно четкое представление о том, какое влияние на постоянные и переменные токи и напряжения оказывают различные электрические цепи.[7]

 2.2 Исходные данные для проведения расчетов

В качестве исходных данных при расчете цепей смещения транзисторных каскадов в общем случае могут выступать различные наборы параметров. Мы не будем пытаться охватить абсолютно все случаи, а ограничимся только одним, имеющим наибольшее распространение на практике (рис 2.2).

Для точного расчета цепей смещения может оказаться недостаточным наличие очень расплывчатых справочных данных — требуется экспериментальное измерение данного параметра для конкретного экземпляра транзистора, использование которого предполагается в схеме (рис.2.1).

Рис.2.1 - Схема расчета транзисторного каскада[9]

Таблица 1 – Паспортные данные Транзистора КТ315Г

Данные

Обозначение

Значение

Питающее напряжение 

Uи.п

12 В

Максимальная мощность

Pmax

150 мВт

Максимальный ток

Imax

150 мА

Коэффициент передачи тока (усиление по току данного транзистора или зависимость тока коллектора от тока базы)

h21

>50

Сопротивление коллектора

Rк

10*Rэ 

 Напряжение база-эмиттер  

Uбэ

0,66 В

 Большой выбор схем при реализации цепей смещения обусловлен наличием множества внешних факторов, которые в различных устройствах могут учитываться по-разному и иметь значительный разброс по степени важности их учета разработчиком. Одним из основных таких показателей является температурная стабильность каскада. Для оценки этого параметра применяется коэффициент нестабильности тока коллектора, который определяется как отношение допустимого изменения коллекторного тока транзистора к вызвавшему его изменению обратного тока коллекторного перехода :

            (10)

Здесь следует заметить, что обратный ток коллектора — один из наиболее температурно-зависимых параметров транзистора. Именно его колебания во многом определяют температурные изменения статических характеристик транзистора.

Таким образом, коэффициент нестабильности отражает степень смещения исходной рабочей точки по постоянному току (вернее, только одного из показателей, задающих эту рабочую точку, — тока коллектора) при колебаниях температуры. Чем более устойчива схема к колебаниям температуры, тем ближе к единице оказывается коэффициент нестабильности.

 Мы везде будем приводить формулы, позволяющие вычислить коэффициент нестабильностирассматриваемой схемы при известных номиналах некоторых ее элементов.

На практике мы вынуждены использовать сопротивления с номиналами, близкими к расчетным. Так - же и сама теоретическая модель, из которой выводятся формулы, не всегда достаточно точно отражает реальные физические процессы в транзисторе. В реальных устройствах иногда оказывается удобным вместо подбора резистора установить на его место подстроечный резистор и осуществлять регулировку без перепайки. Пунктирная линия на наших схемах будет указывать на параметр (в данном случае это везде ток коллектора), который устанавливается регулировкой данного резистора.

2.3 Расчет  параметров цепей смещения

Пользуясь данными из табл.2.2 проведём расчет параметров.

Определим максимальную статическую мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе в моменты прохождения переменного сигнала, через рабочую точку.

В статического режима транзистора. Она должна составлять значение, на 20 процентов меньше (коэффициент 0,8) максимальной мощности транзистора, указанной в справочнике.

Принимаем :

Pрас.max=0,8*Pmax=0,8*150 мВт=120 мВт

Определим ток коллектора в статическом режиме (без сигнала):

Iк0=Pрас.max/Uкэ0=Pрас.max/(Uи.п./2) = 120мВт/(12В/2) = 20мА.

Учитывая, что на транзисторе в статическом режиме (без сигналападает половина напряжения питания, вторая половина напряжения питания будет падать на резисторах:

(Rк+Rэ)=(Uи.п./2)/Iк0 = (12В/2)/20мА=6В/20мА = 300 Ом.

Учитывая существующий ряд номиналов резисторов, а также то, что нами выбрано соотношение Rк=10*Rэ, находим значения резисторов :

Rк = 270 Ом; Rэ = 27 Ом.

Найдем напряжение на коллекторе транзистора без сигнала.

Uк0=(Uкэ0+ Iк0*Rэ)=(Uи.п.- Iк0*Rк) = (12 В - 0,02А * 270 Ом) = 6,6 В.

Опеделим ток базы управления транзистором:

Iб=Iк/h21=[Uи.п./(Rк+Rэ)]/h21 = [12 В / (270 Ом + 27 Ом)] / 50 = 0,8 мА.

Полный базовый ток определяется напряжением смещения на базе, которое задается делителем напряжения Rб1,Rб2. Ток резистивного базового делителя должен быть на много больше (в 5-10 раз) тока управления базы Iб, чтобы последний не влиял на напряжение смещения. Выбираем ток делителя в 10 раз большим тока управления базы:

Rб1,Rб2Iдел.=10*Iб = 10 * 0,8 мА = 8,0 мА.

Тогда полное сопротивление резисторов:

Rб1+Rб2=Uи.п./Iдел. = 12 В / 0,008 А = 1500 Ом.

Найдём напряжение на эмиттере в режиме покоя (отсутствия сигнала). При расчете транзисторного каскада необходимо учитывать: напряжение база-эмиттер рабочего транзистора не может превысить 0,7 вольта! Напряжение на эмиттере в режиме без входного сигнала примерно равно:

Uэ=Iк0*Rэ = 0,02 А * 27 Ом= 0,54 В,

где Iк0 - ток покоя транзистора.

Определяем напряжение на базе:

Uб=Uэ+Uбэ=0,54 В+0,66 В=1,2 В

Отсюда, через формулу делителя напряжения находим:

Rб2= (Rб1+Rб2)*Uб/Uи.п. = 1500 Ом * 1,2 В / 12В = 150 Ом

Rб1= (Rб1+Rб2)-Rб2 = 1500 Ом - 150 Ом = 1350 Ом = 1,35 кОм.

По резисторному ряду , в связи с тем, что через резистор Rб1 течёт ещё и ток базы, выбираем резистор в сторону уменьшения: 

Rб1=1,3 кОм.


Заключение

Выполняя курсовую работу были проанализированы  различные методы стабилизации рабочей точки усилителя на биполярном транзисторе и  выяснили, что наиболее эффективной является схема с эмиттерной стабилизацией рабочей точки. Так же мы провели расчет усилительного каскада, определив все его параметры (таблица 3).

Таблица 2 – Параметры Транзистора КТ315Г

Параметр

Значение

Pрас.max

120 мВт

Iк0

20мА

(Rк+Rэ)

300 Ом

Rк

270 Ом

Rэ

27 Ом

Iб

0,8 мА

Uб

1,2 В

Rб1

1,3 кОм

Стабилизация рабочей точки очень важна в радиоэлектронике.  С помощью стабилизации рабочая точка в зависимости от температуры не  будет передвигаться, что не приведёт к выходу ее за пределы рабочей области характеристики, она обеспечивает ограничение в пространстве значительных электрических или магнитных полей, создающих паразитные наводки в цепях. Стабилизируя рабочую точку мы будем получать хорошую КПД нашего усилителя.


Список используемой литературы:

1. Молчанов А.П. Курс электротехники и радиотехники/А.П. Молчанов, П.Н.     Занадворов. - М.: Наука, 1976. -  478 с.

2. Бергельсон И. Г. Транзисторы биполярные/ И. Г. Бергельсон.– М.: Сов. Радио, 1976. – 456 с.

3.  Горюнов Н. И. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам./ Н. И. Горюнов. - М.: Энергия, 1979. – 264 с.

4.  Гершунский Б.С. Основы электроники./ Б.С.  Гершунский.- М.: Высш.школа, 1977. - 250с

5. Жеребцов И.П. Основы электроники- 4-е изд., перераб. и доп./И.П.  Жеребцов.  - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 352 с.

6.  Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники./ Е.И.  Манаев. -М.: Сов.радио, 1976.- 480 с.

7.  Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем./ И.П.  Степаненко. - М.: Энергия, 1977.

8. Лукошкин А.П. Усилители на транзисторах со стабильными фазовыми характеристиками./ А.П.  Лукошкин. - М.: Энергия, 1974.

9.  Мишутин И.А. Самостабилизирующиеся каскады на лампах и транзисторах./ И.А. Мишутин. -М.: Энергия, 1971.

10. Крылов Г.М. Транзисторные усилители с автоматической регулировкой усиления./ Г.М. Крылов.– Л.: Энергия, 1967.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59084. Природа - наш спільний дім 36 KB
  Яке воно весняне небо Проект синоптиків складання на дошці діаграми Вена Весняне небо надихнуло нас на роботу. Хто із школярів добрав найвлучніше слово Яким Валя побачила небо Який у неї був настрій Яким діти побачили небо після Валиних слів А чому небо восени сумне зажурене...
59085. Природа у поезії Павла Тичини 42.5 KB
  Ознайомити школярів із життєвим та творчим шляхом Павла Тичини удосконалювати навички правильного і виразного читання розвивати образне мислення звязне мовлення; виховувати естетичні почуття любов до природи.
59086. Проектний виховний захід. Байдужість не прощається 60 KB
  Переконати що байдужість негативна людська риса На дошці вислови: Людина народжується не для того щоб загинути безвісною нікому невідомою пилинкою. Добрий день усім хто не залишився байдужим до того що діється навколо і прийшов сьогодні до нашого залу щоб засудити...
59087. Підсумковий урок за романом О. Вайльда. Портрет Доріана Грея 55 KB
  Мета: проаналізувати основні теми та ідеї роману Портрет Доріана Грея намалювати психологічні портрети головних героїв твору прищеплювати навички складання конспекту за допомогою опорних схем і таблиць вчити школярів помічати і розвязувати проблемні питання...
59088. Птахи нашого краю 47.5 KB
  Отже ви здогадались що мова піде в нас про птахів нашого краю. Зараз ми з вами відправимось у дивну подорож вулицею Птахів у місто Природоград. Поки автобус їде давайте пригадаємо що ми знаємо про птахів.
59089. Рідну матусеньку зі святом вітаю 40 KB
  Подивіться мамо вже й зима настала Ой не все я встигла що зробити мала Ведуча: А тепер подивіться у виконанні учнів невеличку пєсу Чи потрібне чоловіче свято Пєса Мама витирає посуд тато і син за столом їдять печиво.
59090. Сценарій виховного заходу. Різдвяна світлиця 44 KB
  Господар: Будемо пісні співати Розважатись танцювати Ви прийшли усі до нас Цей святковий стріти час Господиня бере кошик ставить його посеред хати. Господар: Де ж наш образ Ага зараз беру будемо благословляти добрих вісників.
59091. Релігія та міфологія давнього Єгипту 38.5 KB
  Після цього уроку учні зможуть: називати головних давньоєгипетських богів; застосовувати та пояснювати на прикладах поняття та терміни: жрець міф; наводити приклади відбиття в міфах га релігії життя єгиптян; визначати особливості духовного життя в Давньому Єгипті.
59092. Репортаж з країни невивчених уроків 31 KB
  Ми ведемо репортаж з Країни Невивчених Уроків куди потрапив ледар Віктор Перестукін. А ось і він зі своїм вірним котом Кузею Виходить Перестукін з котом Кузя. Хазяїне Хоч трішечки води Я помираю Перестукін. От скажіть чому дорівнює 9х5 Перестукін.