99341

Рассчет каскада включенного по схеме с ОЭ на биполярном транзисторе КТ 332А

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В данной курсовой работе требуется рассчитать каскад включенный по схеме с ОЭ. Он выполнен на биполярном транзисторе КТ 332А – это кремниевый эпитаксиально-планарный n-p-n транзистор. Предназначен для работы в усилительных энтегрально-гибридных микросхемах в блоках аппаратуры, обеспечивающих герметизацию. Оформление безкорпусное с гибкими выводами.

Русский

2016-09-09

733 KB

2 чел.

Введение.

Значительные изменения во многих областях науки и техники обусловлены развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо отрасль промышленности, в которой не использовались бы электронные приборы или электронные устройства измерительной техники, автоматики и вычислительной техники. Причем тенденция развития такова, что для электронных информационных устройств и устройств автоматики непрерывно увеличивается. Это является результатом развития интегральной технологии, внедрение которой позволило наладить массовый выпуск дешевых, высококачественных, не требующих специальной настройки и наладки микроэлектронных функциональных узлов различного назначения.

Следовательно, развитие технологии в данном направлении перспективная отрасль технологии.

Анализ задания.

В данной курсовой работе требуется рассчитать каскад включенный по схеме с ОЭ. Он выполнен на биполярном транзисторе КТ 332А – это кремниевый эпитаксиально-планарный n-p-n транзистор. Предназначен для работы в усилительных энтегрально-гибридных микросхемах в блоках аппаратуры, обеспечивающих герметизацию. Оформление безкорпусное с гибкими выводами.

Входные и выходные характеристики представлены на рисунке 1.

      

                                         IБ=2,5mkA

                                                       рис.1

Максимально допустимые параметры:

Гарантируются при температуре окружающей среды Тс=-60…1250С

Постоянный ток коллектора, Iкmax.…………………………...………….….20мА

Постоянный ток базы,IБmax.………………………………………………...…5мА

Импульсный ток коллектора при tи10мкс, Q10, Iки.…………………….50мА

Постоянное напряжение эмиттер-база, UЭБ.…………………………………..3В

Постоянное напряжение коллектор-база, UКБ.……………………………….15В

Постоянное напряжение коллектор эмиттера при Rб10 кОм,UКЭR…...…...15В

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Тс=-60…+750С, Rkmax………………………………………………………………………….15мВт

Температура перехода, Тпmax.……………………………………….………1350С

Тепловое сопротивление перехода окружающая среда, Rтпс.………….40С/мВт

Данный каскад   включает в себя диод КД 409А –  кремниевый, и эпитаксиальный. Предназначен для использования в селекторах телевизионных каналов и высококачественных детекторах. Выпускается в пластиковом корпусе с гибкими выводами. Маркируется желтой точкой на корпусе.

Предельные эксплуатационные данные

Постоянное или импульсное обратное напряжение.…………………..24В

Постоянный или средний прямой ток:

при Т+350С.………………………………………………………..……50 мА

при Т=+1000С.…………………………………………………………....25 мА

Импульсный прямой ток при tи10 мкс и Q10:

при Т+350С.……………………………………………………………500 мА

при Т=+1000С.……………………………...………………………...…250 мА

Температура окружающей среды.…………………………………..-60…+1000С

Математические модели компонентов.

Рассмотрим математические модели компонентов, которые будут встречаться в дальнейших расчетах. Это элементы R и С. Причем для одного и того же компонента может быть использовано несколько математических моделей. Математические модели пассивных двухполюсников  являются выражения закона Ома для них.

               R

    U1                    U2                       U=I·R,      I=G·U,        U=U1 – U2

              I

           

              C

      U1          U2             

     I

Расчет схемы по постоянному току.

Независимо от типов электронных приборов, применяемых в усилителе, принцип усиления остается единым и сводится к тому, что в цепи, в состав которой входит активный электронный прибор, устанавливаются определенные постоянные токи. Этот режим работы называют режим по постоянному току. Он характеризуется постоянным падением напряжения на компонентах, входимых в состав усилительного каскада. При подаче сигнала переменного тока на управляющие электроды активного прибора ток в цепях начинает изменятся в соответствии с приложенным сигналом. Этот переменный ток создает переменное падение напряжения на компонентах.

Определить ток и падение напряжения нелинейной цепи можно аналитическим и графоаналитическим методами. Последний широко распространен в электронике в связи с тем, что позволяет проводить расчеты с помощью  экспериментально определенных характеристик электронного прибора.

При использовании графоаналитического метода строится линия нагрузки по постоянному току. Она представляет собой ВАХ той части обобщенной цепи, в состав которой не входит нелинейный, управляемый внешним сигналом активный прибор.

Для нашей схемы уравнение линии нагрузки представляет функцию Ik=f(Uкэ).

В соответствии со схемой и первым законом Кирхгофа получаем уравнение

IR=IK+IRH.

 

После преобразования получаем уравнение линии нагрузки:

                   

Построим линию нагрузки при:

Uкэ=0,         

Ik=0,            

Нанесем эти точки на семейство выходных ВАХ транзистора  (рис 2).

Напряжение рабочей точки примем UкэА=3,65 В.

Ток рабочей точки равен IкА=0,51 mA.

По этим графикам мы определили:

амплитуду входного тока Iбm= mA

амплитуду выходного тока Ikm= mA

      амплитуду входного напряжения Uбэm= В

      амплитуду выходного напряжения Uкэm= В

Идентификация моделей компонентов.

Идентификация моделей компонентов проходит на представлении модели транзистора, как четырехполюсника. Наиболее употребляемые для биполярных транзисторов h – параметры. Схема биполярного транзистора как четырехполюсика представлена на рис. 3

I1                I2

     h11                                             h12

U1              U2

  h21                              h22    

                              Рис.3

Составим для этой схемы уравнения:

                            

В этих уравнениях  при U2=0, т.е. при коротком замыкании на выходе.

h11 – входное сопротивление транзистора, как четырехполюсника.

при I1=0, при холостом ходе на входе.

h12 – коэффициент внутренней обратной связи по напряжению.

при U2=0 , при коротком замыкании на выходе.

h21 – коэффициент усиления тока транзистора как четырехполюсника.  

при I1=0, при холостом ходе на входе.

h22 – выходная проводимость транзистора как четырехполюсника.

Для схемы с ОЭ:

       

Параметр  при Uкэ=0 определяем на входных характеристиках.

h11=3,3 [кОм]

h12=Uвх/Uвых=0,003

h21= ΔIк/ΔIб=55,6

h22=ΔIк/ΔUкэ=0,132 [1/кОм]  

Определим rб, rk, rэ, β, rk*

rэ, rк  сопротивление базо-эмиттерного, базо-коллекторного перехода

rб – сопротивление тела базы

rk*–  сопротивление коллекторного перехода. rk*= rк/(1+β)

α – коэффициент передачи тока. α<1

β=α/(1-α) – коэффициент усиления тока.

Сопротивление rэ определяется формулой

    , где

φt – температурный потенциал;     

Т – температура, К

Ток Iэ примем ≈IкА=0,5 [мА]

 

Сопротивление rб=h11 – (1+β)·rэ=413 [Ом]

Сопротивление ,

Отсюда rk=(1+β)·rk*=422 [кОм].

Топологическое описание схемы.

Топология электрических схем – это способ соединения отдельных компонентов схем (конфигурации схем).

Топологическое описание схемы выполняется разными способами, например, графами. Граф – это совокупность отрезков произвольной длины и формы, называемых ветвями (ребрами) и точек пересечения ветвей – вершин.

Для составления графа воспользуемся эквивалентной схемой замещения транзистора.

                  

                                                                                

                                                                           

                                                                             βIб

 rб

      1                        2            Ск 3

       

 Сэ rk* I(U)

          Uвх              rэ

4

      RH

R

 5

E

Пронумеруем узлы, проставим направление токов и составляем граф.

 βIб

 2       ck 3 I(U) 4

rб R

1 rк* 5

rэ     Rн

 Сэ

Uвх E

    (0)

Математическая модель схемы.

Математическая модель схемы составляется по методу переменных состояния. Достоинство этого метода состоит в том, что он позволяет сформулировать ММС в виде системы дифференциальных уравнений, т.е. в форме Коши с минимальным набором переменных. Идея метода заключается в том, что базисными координатами являются те, которые фактически определяют состояния схемы, т.е. наполнение в схеме энергии.

Алгоритм составления ММС следующий:

  1.  Задаются исходные значения на ветвях собственного дерева Uc1(0),…,Ucn(0).
  2.  По уравнению Uсв=-F·Uв при известной матрицы F определяются напряжения на связях являющихся зависимыми переменными.
  3.  Определяются токи связей с учетом полученных на этапе 2 напряжений Uсв и ММК схемы.
  4.  Определяются токи ветвей через транспортную матрицу F по уравнению Iв=Fт·Iсв
  5.  Токи ветвей через ММК выражаются через Uв и цикл, таким образом, замыкается.

Выделим из графа дерево.

Составим матрицу F:

По уравнению Uсв=-F·Uв составляем уравнения

                         

        

        

         

По известным ММК образующих связи сформулируем вектор токов Iсв.

Получаем систему уравнений:

       

На следующем этапе через FT по Iв=Fт·Iсв переходим к Iв:

Получаем систему уравнений:

     

В ММК подставляем последнюю систему уравнений, при этом подстановка токов Iвх и IE не имеет смысла, т.к. Uвх и Е от I не зависят.

С – ветви имеют следующие  ММ:

Данная система уравнений является ММС.

Заключение.

В результате проделанной работы мы научились рассчитывать статические и динамические параметры электронных устройств, графоаналитическим методом и с помощью ЭВМ. Так же мы научились составлять математическую модель схемы методом переменных состояния.

Библиографический список.

  1.  Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. 10-е изд., перераб., и допол. К.: Техника, 1984, 424с.
  2.  Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное пособие для приборостроения спец. ВУЗов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высш. шк. 1991. 662с.
  3.  Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник/ К.М. Брежнева, Е.И. Гатман, Т.И. Давыдова и др., под ред. Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981 – 656с.
  4.  Усилительные устройства: Методические указания к курсовой работе./ Рязан. гос. радиотех. акад. : Сост. И.В. Баскакова, А.И. Перепелкин. Рязань. 1998г. 36с.

 

13


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2855. Первісне суспільство і початок цивілізації на території України 73 KB
  Первісне суспільство і початок цивілізації на території України. Зміст  Вступ. Предмет курсу. Первісний лад на території України. Перші державні утворення на Україні. Східні слов’яни в IV–ІХ ст.. Походження, основні етапи ...
2856. Зародження Української державності. Київська Русь 90.5 KB
  Зародження Української державності. Київська Русь. Зміст  Київська Русь, її місце в історії людства. Історичне значення та причина розпаду Київської Русі. Галицько-Волинське князівство як форма української державності. Київська Р...
2857. Литовсько-польська доба української історії. Виникнення українського козацтва 93 KB
  Литовсько-польська доба української історії. Виникнення українського козацтва. (XIV–XVIІ ст.) Зміст Українські землі в складі Великого князівства Литовського. Україна під владою Речі Посполитої. Виникнення українського козацтв...
2858. Козацько-гетьманська держава (1648 – кінець ХVІІI ст.) 161 KB
  Козацько-гетьманська держава (1648 – кінець ХVІІI ст.) Зміст  Національно-визвольна війна українського народу та її наслідки. Громадянська війна та поділ України на два гетьманства. Наступ царизму на українську державність у ро...
2859. Физика. Магнетизм. Конспект лекций 2.01 MB
  Содержит теоретический материал по разделу Магнетизм дисциплины Физика. Предназначен для оказания помощи студентам технических специальностей всех форм обучения в самостоятельной работе, а также при подготовке к упражнениям, коллоквиумам и экзам...
2860. Сперма и ее состав 15.45 KB
  Сперма и ее состав. Сперма — смесь спермиев (половых клеток самца) и плазмы (сыворотки). Сыворотка спермы — секрет придатков семенников и придаточных половых желез (простатической, пузырьковидных, куперовых и уретральных). Сперма, выделенн...
2861. Технология проведения горных выработок 34.2 MB
  Горные выработки – пустоты, образованные в угле или породе в результате горных работ. Они предназначены для транспортирования полезного ископаемого, материалов и оборудования, для вентиляции и водоотлива, для передвижения людей, для установки м...
2862. Жилищные права: понятие и система 348.25 KB
  Жилищные права: понятие и система Основной источник жилищного законодательства - Жилищный кодекс Российской Федерации (далее - ЖК РФ) - впервые содержит указание на наличие самостоятельной категории жилищные права. Учение о правоотношениях, субъек...
2863. Электротехника и электроника 187 KB
  Цепь постоянного тока содержит резисторы, соединенные смешанно. Схема цепи с указанием резисторов приведена на рис. Всюду индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует эт...