Расчет токов и схем электронных приборов

Размещено на http://www.allbest.ru/

13

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Факультет заочного обучения

Кафедра электроники

Контрольная работа № 1

по дисциплине «Электронные приборы»

Расчет токов и схем электронных приборов

Выполнил студент гр. 102402

Специальности ИТиУвТС

Лосенков Ян Николаевич

Проверил: Образцова О.Н.

Минск 2013

Задача №1

Рассчитать и построить ВАХ идеализированного кремниевого диода в пределах изменения напряжения от -5 до +0,7В при Т=300К и обратном токе насыщения, равном . Значение теплового потенциала

при Т=300К принять равным 0,026В.

Определить дифференциальное и статическое сопротивление диода для заданного значения . Величины , .

Решение:

Расчет ВАХ проведем в соответствии с выражением , в котором величина I₀ представляет тепловой ток p-n-перехода (ток насыщения). Для комнатной температуры тепловой потенциал . Результаты расчета прямой ветви (U>0) ВАХ представлены в табл.1.1.:

Результаты расчета обратной ветви (U<0) ВАХ представлены в табл.1.2.:

График построенной ВАХ диода изображена на рис.1.1.:

Для определения дифференциального сопротивления

линейного участка, выбрав на прямой ветви вольт - амперной характеристики рабочую точку А и задав небольшое приращение ДU, получают приращение тока ДI (рис.1.1.). Тогда

Взяв производную из выражения для вольт - амперной характеристики диода, получим

Статическое сопротивление диода (сопротивление постоянному току) в рабочей точке А определяется как . При этом всегда выполняется условие R₀>R_диф.

Задача №2

Стабилитрон подключен для стабилизации напряжения параллельно резистору нагрузки R_H , как показано на рис.1.2.. Параметры стабилитрона ; I_{cm min} = 5 мА; I_{cm max} = 25 мА и сопротивление нагрузки . Определите величину сопротивления ограничительного резистора R_огр, если входное напряжение U_вх изменяется от U_{вх min} = 20 В до U_{вх max} = 30 B. Будет ли обеспечена стабилизация во всем диапазоне изменения входного напряжения U_вх?

Решение:

Стабилитрон подключен для стабилизации напряжения к резистору нагрузки , как показано на рис.1.2.:

Выберем средний ток стабилитрона из условия:

Необходимая величина входного напряжения:

При этом необходимая величина входного напряжения будет равна:

Отсюда можно найти необходимую величину ограничительного резистора:

Ток нагрузки:

Тогда

Диапазон изменения входного напряжения определяется следующими границами:

Отсюда вывод, что стабилизация напряжения осуществляется во всём диапазоне изменения входного напряжения.

Задача 3

Пользуясь справочными данными, приведите семейство выходных и входных характеристик биполярного транзистора. В качестве независимых переменных возьмите входной ток и выходное напряжение. Схему включения и тип транзистора определите по табл. 3 в соответствии с шифром. Объясните ход входных и выходных характеристик транзистора.

Таблица 3

По справочнику установите предельно допустимую мощность транзистора. На семейство выходных характеристик нанесите кривую предельно допустимой мощности.

В рабочей точке по характеристикам определите значение h-параметров транзистора. На основании полученных числовых значений параметров рассчитайте параметры Т-образной эквивалентной схемы транзистора и постройте ее.

Предельно допустимая мощность транзистора ГТ 403 Pк=600мВт

Для тока базы в схеме транзисторного каскада представленного на рисунке можно записать следующие уравнения

Для выходной цепи транзистора (цепи коллектора) можно записать следующие уравнения:

Для Еб=0,7В; Rб=100 Ом; Ек=-12В; Rк=8 Ом;

I*б= 15мА;U*бэ=-0,5В; I*к=1А; U*кэ=-5В;

Если транзистор рассматривать как четырехполюсник то функциональную связь между токами и напряжениями можно представить в виде:

Через h-параметры выражается в виде

Для схемы с общим эмиттером параметры h_11Э, h_12Э определяются по входным статическим характеристикам. Для этого из найденной рабочей точки проведем две прямые линии до пересечения с соседней характеристикой: одну параллельно оси токов, другую параллельно оси напряжений. В полученном треугольнике отрезок параллельный оси токов - приращение тока базы ДI_Б, а отрезок параллельный оси напряжений - приращение напряжения базы ДU_БЭ. Приращение напряжения коллектора ДU_КЭ - разность напряжений при которых снимались обе характеристики.

ДU_КЭ= U_КЭ2 - U_КЭ1=5В

Из полученного треугольника имеем

при U_КЭ=const

при I_Б=const

Параметры h_21Э, h_22Э определяются по выходным статическим характеристикам. Из найденной рабочей точки проводим прямую, параллельно оси токов, до пересечения с соседней характеристикой и определяем приращение тока коллектора ДI_К при U_КЭ=const. Приращение тока базы при этом составит

ДI_Б= I_Б2 - I_Б1, отсюда

при U_КЭ=const

Для определения параметра h_22Э из найденной рабочей точки проведем прямую линию, параллельную оси напряжений, на расстояние равное ДU_КЭ и определяем значение ДI`_К в результате:

Задача №4

Рассчитайте модуль и фазу коэффициента передачи по току БТ в схеме с ОЭ на частоте f. В качестве исходных данных используем заданные значения предельной частоты коэффициента передачи по току в схеме с ОБ , статического коэффициента передачи по току в схеме с ОБ и частоты .

Решение: Частотные зависимости модуля и фазы коэффициентов передачи по току характеризуются выражениями:

; ;

; ;

где , ? статические коэффициенты передачи по току БТ для включения с ОБ и ОЭ, соответственно; f_h21б, f_h21э ? предельные частоты коэффициентов передачи по току для схемы с ОБ и ОЭ соответственно.

Причем связь между этими частотами определяется выражением

Определим статический коэффициент передачи по току для включения с ОЭ:

Тогда предельная частота коэффициента передачи по току для включения с ОЭ:

Модуль коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:

Фаза коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:

Задача №5

Усилительный каскад выполнен на ПТ 2П302Б в схеме с ОИ (рис.5.1.).

Рабочая точка ПТ задается напряжением источника питания и параметрами и .

1. Нарисуйте принципиальную схему усилителя.

2. На семействе статических ВАХ транзистора постройте нагрузочную прямую и определите положение рабочей точки.

3. Для найденной рабочей точки определите сопротивление резистора в цепи истока и мало-сигнальные параметры , и .

4. Графоаналитическим методом определите параметры режима усиления и при амплитуде входного сигнала .

Решение:

Усилительный каскад на ПТ,схема которого приведена на рис.5.1., выполнен по схеме с общим истоком (ОИ). Напряжение смещения задаётся автоматически за счёт включения в цепь истока резистора , падение напряжения на котором определяет напряжение .

Уравнение нагрузочной прямой

описывается выражением:

,

тогда .

Нагрузочная прямая на семействе выходных характеристик ПТ проводится через две точки, лежащие на осях координат: точку на оси напряжений и точку на оси токов, как показано на рис.5.2. Точка пересечения нагрузочной прямой с характеристикой, соответствующей заданному значению , дает положение рабочей точки «O», которой соответствует ток стока и напряжение .

Сопротивление резистора в цепи истока находим из формулы:

.

Малосигнальные параметры , и определяются выражениями

; ; .

Малосигнальные параметры , и :

При определении графическим методом рабочей крутизны S_p сопротивление R_H=const.

Коэффициент усиления по напряжению:

.

Выходная мощность находится из выражения:

вольт сопротивление диод резистор транзистор

Список использованной литературы

1. Электронные приборы и устройства. Практикум : учеб. пособие / С.В. Доброт, В.А. Мельников, В.Н. Путилин. - Минск : БГУИР, 2009. - 256 с.

2. Электронные приборы : учеб. пособие / М.С. Хандогин, В.Б. Рожанский, С.В. Дробот. - Минск : БГУИР, 2011. - 310 с.

3. Электронные приборы и устройства : Метод. Пособие для студ. всех спец. БГУИР заоч. формы обуч. / А.Я. Бельский, С.В. Дробот, В.Б. Рожанский и др. - Мн.: БГУИР, 2006. - 59 с.

Размещено на Allbest.ru