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

0 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

72436. Образование государства украинского, название «Украина». Национальности, населяющие Украину на современном этапе 551 KB
  Так люди слепленные апостолом Петром расселились по Украине. Вертеп появился в Украине в 17 в. Хотя в Украине под влиянием Литвы и Польши контролировали большую часть Украины празднование нового года 1 января существовала с 14 в.
72438. Функциональные асимметрии больших полушарий мозга, как задатки специальных способностей 427.5 KB
  Природа задатков скрыта во врожденных конструктивных и функциональных особенностях головного мозга человека. Стараясь объяснить отличие между высшей нервной деятельностью человека и животного Павлов подчеркивал что в психике человека имеет место чрезвычайное приложение речь.
72440. СТАНДАРТЫ ВРАЧЕБНОЙ ПОМОЩИ ПРИ КАТАСТРОФАХ 253 KB
  В медицине катастроф необходима стандартизация действий врача, учитывая экстремальность ситуаций, массовый характер и однотипность поражений. Врач скорой помощи, первым прибывший на место катастрофы принимает руководство на себя. Основоположник сортировки Н.Н. Пирогов говорил, что при наличии большого количества...
72441. Лекции по деталям машин 63 KB
  Чтобы не потеряться в океане учебной и научной информации студенту необходим хотя бы простенький компас, которым, надеюсь, послужит предлагаемый конспект лекций. Именно для этого он и создавался. Учитывая же скромный объём, конспект является, образно говоря, путеводителем по незнакомой стране, и не может заменить само путешествие.
72442. История Курского края 1.14 MB
  Краеведение принадлежит к комплексным наукам. В самом термине «краеведение» заключено его определение. Оно изучает природу, историю, хозяйство, население края, его культуру, быт, то есть данная наука близка истории и географии, археологии и искусствоведению, этнографии и другим наукам.
72443. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ: ИСТОРИЯ 1.76 MB
  История в том числе история Отечества история России ставит своей целью показать место и роль её народов в мировом развитии помогает нам постигнуть свое особое место в длинной череде исторических поколений. К работе над курсом было привлечено еще одно дополнительное пособие для старшеклассников...