Обмен учебными материалами


РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРАНЗИСТОРЕ.



Содержание.

1.УГО транзистора и его расшифровка, справочные данные.

2. Исходные данные, входные и выходные ВАХ.

3. Графический расчёт параметров транзистора.

4. Графический расчёт параметров сигналов.

5. Схема усилителя напряжения и описание схемы.

6. Расчёт элементов схемы.

8. Перечень элементов

7. Диаграммы напряжений.

Пример расчёта усилителя напряжения на транзисторе КТ315В.

1.Транзистор и его расшифровка.

Кремниевый биполярный транзистор n-p-n проводимости маломощный, высокочастотный, 15 разработки, группы В.

Справочные данные транзистора:

-Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала h21 = b = 20 – 90.

-Граничная частота ¦гр > 250 МГц.

-Обратный ток коллектора Iкбо < 1 мкА.

-Напряжение насыщения база – эмиттер Uбо < 1,1 В.

-Предельный постоянный ток коллектора Iк макс = 100 мА.

-Предельное постоянное напряжение коллектор – эмиттер Uкэ = 40 В.

-Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Рк =150 мВт.

2. Исходные данные.

-Напряжение питания коллекторной цепи ЕК =30 В.

-Сопротивление в цепи коллектора RК = 2,4 кОм.

-Коэффициент ООС усилителя по постоянному току -Кос =0,1.

-Нижняя частота переменного сигнала ¦н = 100 Гц.

Статический режим, при котором: -внутреннее сопротивление источника сигнала RИС < 0,1 Rвх; сопротивление нагрузки RН > 10 RК.

3. Вольт - амперные характеристики ( ВАХ ). Выдаются преподавателем.

В соответствии с исходными данными на характеристиках записать значения масштабных величин по осям токов и напряжений, и также для каждой характеристики. Значения масштабных величин на одно деление приведены в таблице 3.

Ниже характеристик провести 8 линий с равномерным распределением. Расстояние между линиями соответствует относительному интервалу времени.

На вольтамперных характеристиках строятся дополнительные линии для определения параметров и характеристики для проведения расчётов:

Hа семействе выходных характеристик строится нагрузочная характеристика по координатным точкам ( Ikмакс= , Uk = 0 ) и ( Ik = 0, Uk = Ek ).

Первая точка на оси Iк : IКМАКС = = 12,5 мА; на оси Uк : Uк =0

Вторая точка на оси Uкэ : Uкэ = 30 В; на оси .Iк = 0,

Проекции точек пересечения нагрузочной линии и граничных линий семейства характеристик на ось Uкэ определяют максимальное ( Uмакс ) и минимальное ( Uмин ) значения напряжений на коллекторе.

Uмакс =28 В это напряжение на коллекторе в режиме отсечки, на характеристиках обозначено точкой С.

Uмин = 2 В это напряжение на коллекторе в режиме насыщения, на характеристиках обозначено точкой В.

Для линейного усилителя напряжения при заданном значении сопротивления нагрузки RН >> RК, когда практически не изменяется наклон нагрузочной характеристики в динамическом режиме, рабочая точка выбирается на середине участка режима линейного усиления. Точка может определяться графическим методом: с помощью линейки определяется середина между значениями Uмакс и Uмин; или математическим способом –

UК0 = ; UК0= = 15 В

Через точку UK0 проводится линия , параллельная оси IK. Точка пересечения линии с нагрузочной характеристикой ( А ) определяет параметры режима транзистора по постоянному току (IK0 и IБ0 ). Значение IБ0 определяется методом пропорциональности, используя две соседние характеристики со значениями IБ3 = 150 мкА и IБ2 = 100 мкА.

IК0 = 6,2 мА , IБ0 = 110 мкА

Точки пересечения линии с двумя соседними характеристиками ( D и E ) необходимы для определения статического коэффициента усиления тока

h21Э. = (b) = ; ID =8,3 мА , IE = 5,7 мА; h21э =

По значению IБ0 на входных характеристиках устанавливают рабочую точку А на характеристике при UК= 5 В, и определяют значение напряжения между базой и эмиттером UБРТ.

UБРТ – это проекция точки А на ось UБЭ. UБРТ = 0,58 В.

Загрузка...

Для определения входного сопротивления транзистора (h11= RВХ) проводят касательную через точку А. Тангенс угла наклона касательной определит это значение. Для проведения вычисления строят вспомогательный прямоугольный треугольник на касательной. Отношение прилежащего катета (DUБЭ) к противолежащему катету (DIБ) даст значение входного сопротивления транзистора в схеме с общим эмиттером.

RВХ = DUБЭ = 0,7 - 0,45 = 0,25 В , DIБ = А

RВХ =

Касательную в точке А на входных характеристиках можно принять за рабочую характеристику, опраксимированную прямой линией, на которой обозначают критические точки: точку отсечки с координатами IБ=0, UБЭ= 0,45 В, и точку насыщения с координатами IБ= 220 мкА, UБЭ= 0,7 В. По этим точкам определяют максимальное амплитудное значение неискажённого входного сигнала

UMВХ= UБНАС - UБРТ ; UМВХ= 0,7 – 0,58 = 0,12 В.

По рабочей характеристике выходных ВАХ определяется максимальное амплитудное значение неискажённого выходного сигнала

UМВЫХ= UК0 – UКМИН, UМВЫХ= 15 – 2 = 13 В.

Коэффициент усиления по напряжению в режиме максимального неискажённого сигнала

К = К = К = 40,6 дБ.

6. Принципиальная схема.

Усилительный элемент на транзисторе VT с нагрузкой в цепи коллектора R3 имеет отрицательную обратную связь ( ООС) по постоянному току. Обратная связь R4C2 включена последовательно в базо-эмиттерную цепь. Коэффициент обратной связи определяется отношением b = . Конденсатор С2 шунтирует сопротивление R4 по переменной составляющей таким образом, чтобы обратная связь не действовала рабочей частоте вплоть до fн. Это выполняется при условии:

tОС = R4C2 >> .

Рабочая точка по постоянному току устанавливается постоянным напряжением на базе с помощью делителя напряжения R1R2. Связь с источником сигнала Ес и с нагрузкой RН осуществляется через разделительные конденсаторы С1 и С3, которые совместно с входным и выходным сопротивлениями усилителя образуют переходную RC-цепь для нижних рабочих частот fн. Это выполняется при условии:

tвх=RвхС1 >> ; tвых= RвыхС3 >> .

7.Расчёт элементов схемы.

R4 = Кос· R3; R4 = 2,4 · 0,1 = 0,24 кОм

По ряду Е24 выбираем сопротивление R4 = 240 Ом. По постоянному напряжению на сопротивлении будет падать

UЭ = IК0 · R4; UЭ = 6,2 · 10-3· 2,4· 102 = 1,5 В.

Следовательно, напряжение на базе

UБ = UЭ + UБРТ; UБ = 1,5 + 0.58 = 2,08 В.

Для расчёта сопротивлений делителя необходимо выбрать ток делителя IД из условия IД >> IБ0 . В практических схемах это значение выбирают в пределах IД = ( 2 – 10 ) IБ0. Выбираем IД = 5 IБ0.

IД = 5·110=550мкА;

R2 = ; R2 = = 3,78 кОм;

R1 = ; R1 = = 50,75 кОм

Выбираем R2 = 3,6 кОм, R1 =51 кОм.

Рассеиваемая мощность на резисторах рассчитывается по формуле РR = I2 x R

PR1 = IД2 · R1; PR1=(5,5·10-4)2 ·5,1· 104 = 1,54 · 10-2 = 15,4 мВт

PR2 = IД2 · R2; PR2 =(5,5·10-4)2 · 3,6· 103 = 1,08 · 10-3 = 1,08 мВт

PR3 = IК02 · R3; PR3 = (6,2·10-3)2 · 2,4·103 = 9,2 · 10-2 = 92 мВт

PR4 = IК02 · R4; PR4 = (6,2·10-3)2 · 2,4·102 = 9,2 · 10-3 = 9,2 мВт

Для расчёта разделительных конденсаторов в практических схемах выбирают соотношения

t , где t = С·R Выбираем t

С1 ; C1 = 9 · 10-5 Ф = 90 мкФ.

С2 ; C2 = 4,1 ·10-4 = 410 мкФ.

С3 ; C3 = 4,1 · 10-5 = 41 мкФ.

Выпускаемые промышленностью конденсаторы имеют ближайшие номинальные значения:

С1 = 100 мкФ, С2 =500 мкФ , С3 = 50 мкФ.

9. Перечень элементов.

Таблица1

п / п

Обозн.

в схеме

Наименование, тип

Номинальное значение

Кол - во

1.

С1

Конденсатор К50 – 6 –50В – 100 мкФ

100 мкФ

2.

С2

Конденсатор К50 – 6 – 10В – 500 мкФ

500 мкФ

3.

C3

Конденсатор К50 – 6 – 50В – 50 мкФ

50 мкФ

4.

R1

Резистор ОМЛТ- 0,125 – 5,1 кОм + 10%

5,1 кОм

5.

R2

Резистор ОМЛТ- 0,125 – 51 кОм + 10 %

51 кОм

6.

R3

Резистор ОМЛТ – 0,125 – 240 Ом + 10%

240 Ом

7.

R4

Резистор ОМЛТ – 0,125 – 2,4 кОм +10%

2,4 кОм

8.

VT1

Транзистор КТ315 В

--

8. Диаграммы напряжений.

При изображении диаграмм необходимо выбирать масштабные значения по напряжению такие же, как масштабные значения напряжений ВАХ: для входных сигналов UВХ и напряжение на базе – UБЭ по входным характеристикам; для выходных на коллекторе UКЭ и на нагрузке – UВЫХ по выходным характеристикам

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Классификация транзисторов по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологиским признакам, роду исходного материала находит своё отражение в системе условных обозначений их типов. В соответствии с возникновением новых классификационных групп транзисторов совершенствуется и система их условных обозначений, которая на протяжении последних 15 лет трижды претерпевала изменения. Система обозначений современных типов транзисторов установлена отраслевым стандартом ОСТ 11Ю336.919-81 и базируется на ряде классификационных признаков. В основу системы обозначений положен буквенно-цифровой код, первый элемент которого обозначает исходный полупроводниковый материал , на основе которого изготовлен транзистор. Для обозначения исходного материала используются следующие символы:

Г или 1 — для германия и его соединений;

К или 2 — для кремния и его соединений;

А или 3 — для соединений галлия ( практически для арсенида галлия)

Второй элемент обозначения – буква, определяющая подкласс транзистора.

Т – для биполярных транзисторов;

П – для полевых транзисторов.

Третий—цифра от 1 до 9, определяющая его основные функциональные возможности табл.1 ( допустимое значение рассеиваемой мощности и граничную либо максимальную рабочую частоту)

Таблица 2

Транзисторы маломощные

(Рмакс< 0,3 Вт)

Транзисторы средней мощности

( 0,3Вт < Рмакс < 1,5Вт )

Транзисторы большой мощности

(Рмакс > 1,5 Вт)

Транзисторы

низкочастотные

f < 3 МГц

Транзисторы

средней частоты 3МГц

Транзисторы высокочастотные –

30МГц

и СВЧ – 300МГц

Четвёртый элемент это число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа транзисторов ( каждый технологический тип может включать в себя один или несколько типов, различающихся по своим параметрам).

Пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию по параметрам транзисторов , изготовленных по единой технологии.

Таким образом современная система обозначений позволяет по наименованию типа получить значительный объём информации о свойствах транзистора.

Примеры обозначений:

ГТ101А—германиевый биполярный маломощный низкочастотный транзистор, номер разработки 1, группа А.

2Т399А—кремниевый биполярный маломощный СВЧ, номер разработки 99, группа А.

2П904 Б –кремниевый полевой мощный высокочастотный, номер разработки 4, группа Б. Цифро – буквенное обозначение не указывает, какую проводимость имеет транзистор. Проводимость указывается в условных графических обозначениях ( УГО ):

Биполярный транзистор типа p-n-p проводимости

Биполярный транзистор типа n-p-n проводимости

ОСНОВНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

h21э, ( b ) -- статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;

fгр – граничная частота передачи тока в схеме с общим эмиттером; На некоторые транзисторы в справочнике не даются значения fгр , а приводятся значения модуля | b | на измеренной частоте f измерения , или постоянная времени цепи коллектора tb ( rкСк ). В этих случаях fгр определяется по формулам:

1) fгр = | b | x fиземерения ; 2) fгр = 1/ tb.

Uб0 – напряжение отпирания. Это напряжение при котором появляется управляемый коллекторный ток.

Uб.нас – напряжение насыщения база – эмиттер. Напряжение между базой и эмиттером, при котором протекает максимальный коллекторный ток

IКНАС = ЕК / RК.

IКБ0 – неуправляемый обратный ток коллектора ( эмиттера ).

Предельные параметры.

UКэмакс – максимально допустимое постоянное напряжение коллектор – эмиттер.

IК макс – максимально допустимый постоянный ток коллектора.

Pмакс – максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора.

В справочниках приводятся значения параметров транзисторов, гарантируемые ТУ для соответствующих оптимальных или предельных режимов эксплуатации. Значения большинства параметров транзисторов зависит от рабочего режима и температуры, причём с увеличением температуры зависимость параметров от режима сказывается более сильно. В справочнике, как правило , приводятся типовые ( усреднённые ) параметры и зависимости.

Разброс параметров транзисторов и их изменения во времени и от внешних условий при конструировании схем могут быть учтены расчётными методами или экспериментально – методом граничных испытаний.

В справочнике для большинства биполярных транзисторов не приводятся вольтамперные характеристики ( ВАХ ) ввиду их однотипности и возможности построения по приводимым данным. Для проведения расчётной работы приводятся типовые входные и выходные характеристики для транзисторов p-n-p и n-p-n проводимости с указанием масштаба по осям токов и напряжений для каждого варианта.

В таблице 2 приводятся основные параметры транзисторов, которые используются для проведения расчётной работы. № п ¤ п указывает на номер варианта.

Таблица 2

п/п

Транзи-стор

Проводи-

мость

h21э, (b)

Uб0 ,В

(Uб.нас)

IКБ0 ,

мкА

fгр

МГц

UКэмакс, В

IК макс

мА (А)

Pмакс,

мВт (Вт)

КТ611В

n-p-n

10-40

1,2

>60

(3)

ГТ705В

n-p-n

30-70

( 2 )

1,5mA

10кГц

(3,5)

( 15 )

ГТ322А

p-n-p

30-100

0,6

1Т101А

p-n-p

30-60

(0,7)

КТ207Б

p-n-p

30-200

0,8

0,5

ГТ701А

p-n-p

(0,5)

30mA

50кГц

(12)

(50)

ГТ404В

n-p-n

30-80

0,3

ГТ311А

n-p-n

15-180

(0,6)

КТ203Б

p-n-p

30-90

1,1

КТ903А

n-p-n

15-75

( 2 )

30мА

(3)

(30)

1Т403В

p-n-p

(0,8)

8 кГц

(1,25)

(5)

КТ350А

p-n-p

(1,25)

ГТ309Е

p-n-p

60-180

(0,4)

1Т308Б

p-n-p

50-120

(0,45)

КТ503Е

n-p-n

40-120

(0,8)

КТ361Д

p-n-p

20-90

1,2

ГТ402Г

p-n-p

30-80

0,3

КТ608А

n-p-n

25-80

( 2 )

ГТ115В

p-n-p

60-150

0,25

ГТ703А

n-p-n

30--70

( 1 )

10кГц

(3,5)

(15)

КТ932Б

p-n-p

30-120

(1,5)

1,5мА

(2)

(20)

КТ342А

p-n-p

25-250

( 0,9)

ГТ122А

n-p-n

15-45

0,3

КТ206А

n-p-n

30-90

0,8

ГТ630А

n-p-n

40-120

(1)

КТ819В

n-p-n

(1,5)

1мА

(10)

(60)

2Т301Е

n-p-n

40-120

(2,5)

ГТ810

p-n-p

(0,5)

20мА

(10)

(15)

КТ818А

p-n-p

(1,5)

1мА

(10)

(60)

1Т330А

n-p-n

30-300

(0,7)

КТ3102

n-p-n

100-250

(1,5)

КТ801Б

n-p-n

30-150

(3,5)

2мА

(2)

(5)

КТ326Б

p-n-p

45-160

(1,2)

0,5

КТ201Б

n-p-n

30-90

1.5

В таблице 3 приведены значения масштабов по осям токов и напряжений. При выполнении расчётной работы необходимо в характеристиках поставить конкретные значения токов и напряжений в соответствии со значениями масштабов табл. 3. На выходных характеристиках для токов базы iБ поставить значения токов базы, соответствующих значениям масштабных делений на входной характеристики.

Таблица 3.

п/п

Транзи-стор

Проводимость

Масштаб

IБ,

мкА ¤ дел (мА ¤ дел)

Масштаб

UБЭ ,

В ¤ дел

(мВ ¤ дел)

Масштаб

iК ,

мА ¤ дел (А ¤ дел)

Масштаб

UКЭ ,

В ¤ дел

Напряжение питания

ЕК,

В

Сопротивление нагрузки

RК, Ом

(кОм)

КТ611В

n-p-n

0,2

ГТ705В

n-p-n

( 20 )

(100)

ГТ322А

p-n-p

(100)

1,5

(1,2)

1Т101А

p-n-p

(100)

(2)

КТ207Б

p-n-p

0,15

1,5

(2)

ГТ701А

p-n-p

(40)

(70)

(0,5)

ГТ404В

n-p-n

(1)

(40)

ГТ311А

n-p-n

(80)

КТ203Б

p-n-p

0,2

1,5

(3,3)

КТ903А

n-p-n

(15)

0,2

(0,4)

1Т403В

p-n-p

(6)

0,15

(0,15)

КТ350А

p-n-p

(0,8)

0,15

ГТ309Е

p-n-p

(100)

1,5

1Т308Б

p-n-p

(50)

1,5

(1)

КТ503Е

n-p-n

0,15

(1,5)

КТ361Д

p-n-p

0,2

(1,2)

ГТ402Г

p-n-p

(1)

(100)

КТ608А

n-p-n

(1)

0,2

ГТ115В

p-n-p

(40)

ГТ703А

n-p-n

(8)

(100)

6,8

КТ932Б

p-n-p

(15)

0,3

(0,5)

КТ342А

p-n-p

0,2

1,5

(1,5)

ГТ122А

n-p-n

(40)

(1,6)

КТ206А

n-p-n

0,15

(1,1)

ГТ630А

n-p-n

(3)

0,15

КТ819В

n-p-n

(30)

0,3

(1)

6,2

2Т301Е

n-p-n

0,2

1,5

(3)

ГТ810

p-n-p

(30)

(100)

(1)

КТ818А

p-n-p

(80)

0,3

(1)

1Т330А

n-p-n

(80)

КТ3102

n-p-n

0,2

(1)

КТ801Б

n-p-n

(4)

0,2

(0,15)

КТ326Б

p-n-p

0,2

КТ201Б

n-p-n

0,15

1,5

(1,6)


Последнее изменение этой страницы: 2018-09-12;


weddingpedia.ru 2018 год. Все права принадлежат их авторам! Главная