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

31496. Комп’ютерна графіка. Основні поняття комп'ютерної графіки 146.89 KB
  Річ у тому що будьяке цифрове зображення на комп'ютері характеризуються набором його таких параметрів як розмір дозвіл формат і тип колірної моделі. Перераховані параметри і визначають якість растрового зображення а також розмір графічного файлу. Дозвіл зображення Растрове зображення формується з сукупності крихітних елементів званих пікселями. Якщо вдуматися то стає очевидним що чим вище дозвіл тим більшу кількість пікселів містить зображення і тим більшою кількістю деталей тобто якістю таке зображення характеризується.
31497. Інтерфейс Photoshop CS5 577.95 KB
  Інтерфейс елементи головного вікна графічного редактора При запуску dobe Photoshop ми побачимо головне вікно програми показане на мал. Мал. Інтерфейс dobe Photoshop Панель управління і головне меню У верхній частині вікна Photoshop знаходиться головне меню що містить практично всі команди для налаштування і здійснення процесу редагування зображення а також панель управління яка також призначена для налаштування і запуску безлічі функціональних можливостей програми мал. Мал.
31498. ФОНДОВИЙ РИНОК 142 KB
  Загальна характеристика фондового ринку Фондовий ринок ринок цінних паперів сукупність учасників фондового ринку та правовідносин між ними щодо розміщення обігу та обліку цінних паперів і похідних деривативів. В економічній літературі терміни фондовий ринок і ринок цінних паперів стали майже синонімами. Основними інструментами фондового ринку є цінні папери різних видів типів які формують свої сегменти: грошового ринку ринку цінних паперів ринку капіталів фондового ринку. Сучасний світовий фондовий ринок розвивається за...
31499. Фондова біржа та біржові операції 231.5 KB
  Сутність фондової біржі її види та функції Фондові біржі це спеціалізовані установи які створюють умови для постійно діючої централізованої торгівлі цінними паперами шляхом обєднання попиту пропозицій на них надання місця системи і засобів як для первинного розміщення так і для вторинного обігу цінних паперів. Вони мають працювати за єдиними правилами та за єдиною технологією електронного обігу цінних паперів визначеними Національною фондовою біржею. Виділяють декілька етапів розвитку й удосконалення фондових бірж: зміна способів...
31500. Фінансовий ринок: сутність, функції та роль в економіці країни 153 KB
  Фінансовий ринок: сутність функції та роль в економіці країни Сутність фінансового ринку необхідність і передумови його створення. Принципи та функції фінансового ринку. Структура фінансового ринку. Сутність фінансового ринку необхідність і передумови його створення Фінансовий ринок є складовою сферою фінансової системи держави.
31501. Регулювання фінансового ринку 119 KB
  Регулювання фінансового ринку Сутність принципи та напрями регулювання фінансового ринку. Рівні та форми регулювання фінансового ринку. Державне регулювання фінансового ринку України. Внутрішнє регулювання фінансового ринку.
31502. РИЗИК І ЦІНА КАПІТАЛУ 194.5 KB
  Розвиток теорій ризику. Формула Фішера що в літературі має назву ефект Фішера виглядає таким чином: Ri=RfIP де Ri ціна капіталу з урахуванням ризику процентна ставка в умовах інфляції; Rf номінальна ставка; IP інфляційна премія рівень інфляції. На вторинному ринку оцінювання фінансових активів здійснюється за допомогою їх переоцінки коригування ринкової ціни так щоб фінансовий актив певного рівня ризику забезпечував відповідний рівень доходу. Особливістю фінансового ризику є ймовірність зазнати збитків у результаті проведення...
31503. РИНОК КАПІТАЛІВ 110.5 KB
  РИНОК КАПІТАЛІВ Основи організації ринку капіталів. Кредитний ринок як складова ринку капіталів. Основи організації ринку капіталів Ринок капіталів це частина фінансового ринку де формується попит і пропозиція на середньостроковий та довгостроковий позиковий капітал. Економічна роль ринку капіталів полягає в його спроможності об'єднати дрібні розрізнені кошти і на основі цього активно впливати на концентрацію і централізацію виробництва та капіталу.
31504. Грошовий ринок 156.5 KB
  Грошовий ринок Сутність та особливості функціонування грошового ринку. Структура грошового ринку та його інструменти. Міжбанківський ринок та операції що здійснюються на міжбанківському ринку. Сутність та особливості функціонування грошового ринку Грошовий ринок у ринковій економіці це система грошових відносин на фінансовому ринку яку формують банківські та спеціальні фінансовокредитні інститути що забезпечують функціонування грошових ресурсів країни їх постійне переміщення під впливом законів попиту та пропозиції.