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

82556. Организация использования цифровых сертификатов и электронно-цифровой подписи при обеспечении безопасности электронного документооборота хозяйствующего субъекта 745.5 KB
  Электронно-цифровая подпись ЭЦП имеет смысл только в том случае если на предприятии действует система электронного документооборота. На первый взгляд может показаться что ЭЦП – лишний атрибут документа и все можно отрегулировать правами доступа в ЭДО.
82557. Особенности развития мышления у подростков в условиях раннего выбора профильного обучения 1.48 MB
  Цель нашего исследования – выявление отличий в достигнутом уровне развития мышления и в познавательной мотивации у учащихся профильных и общеобразовательных классов средней школы. Проанализировать психологические исследования касающиеся: Особенностей мышления и его развития в подростковом возрасте...
82558. Движение военно-исторической реконструкции в России (на примере Екатеринбургского военно-исторического клуба «Горный щит») 170.32 KB
  Воспитание патриотизма на примерах истории рубежа XX – XXI вв. сопряжено с рядом негативных явлений, охвативших часть общества. К ним можно отнести психологические потрясения, пронизывавшие Россию в последние 15-20 лет; разрушение прежних нравственных ориентиров российского общества...
82559. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРАВОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИПОТЕЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 394.5 KB
  Правовое регулирование ипотеки. Общая характеристика правового регулирования ипотеки. Коллизии правового регулирования ипотеки зданий сооружений расположенных на земельном участке. Правовое регулирование ипотеки зданий и земельного участка.
82560. Разработка алгоритма подсчета контрольных сумм в RAID-подобных массивах с ненадежными и медленными каналами связи между устройствами хранения данных 229.55 KB
  Одним из возможных применений могут быть системы хранения данных СХД. В распределенных СХД появляется проблема передачи данных между устройствами если они расположены далеко друг от друга или соединены медленными и не надежными каналами связи.
82561. Моделирование процессов полирования оптических деталей на станках с ЧПУ 12.23 MB
  Объектом моделирования включает в себя процесс полирования поверхности оптических деталей а также автоматизацию анализа входных данных с поверхности линзы расчёта оптимального способа обработки оптических деталей генерации и записи кода ISO для станка с ЧПУ.
82562. Быстрое сравнение по образцу и обучение в глубину с помощью диаграмм решений 259.19 KB
  Машинное обучение – раздел информатики изучающий методы построения моделей, способных обучаться. Различают два типа обучения: обучение по прецедентам, или индуктивное обучение, т.е. выделение закономерностей в экспериментальных данных, и дедуктивное обучение, предполагающее формализацию знаний экспертов.
82563. Разработка мероприятий, направленных на повышение рентабельности ООО Поликлиника «А-3» 943.5 KB
  Целью любого предприятия является прибыль, она же, соответственно, является и важнейшим объектом экономического анализа. Однако сам размер прибыли не может охарактеризовать эффективность использования предприятием своих ресурсов. Одним из основных показателей, характеризующих эффективность работы предприятия, является рентабельность.
82564. Определение апостолом Петром теологической концепции несправедливого страдания последователей Иисуса Христа 518.08 KB
  Автор работы выбрал Первое Послание святого Апостола Петра потому, что тема страданий в этом Послании встречается чаще, чем в других книгах Нового Завета. Первое Послание наиболее подходит для рассмотрения данной темы, т.к. Апостол Пётр, предвидя грядущие страдания последователей Иисуса Христа...