Курсовая работа по теме: «Определение оптимального режима работы биполярного транзистора

Эта работа абсолютно бесплатна в графическом формате. Вы можете скачать эту работу в формате word за чисто символическую плату, обратившись с помощью формы заказа.

Курсовая работа по теме: «Определение оптимального режима работы биполярного транзистора

Цель работы :

Изучить режим работы биполярного транзистора КТ817В в схеме с общим эмиттером. Определить оптимальный режим по постоянному току при усилении гармонического сигнала.
p>

Ход работы :
Параметры транзистора КТ817В (Таблица 1):

Таблица1
Транзистор
Uкэ

доп, В
Iк max,

мА
Рк доп, мВт
IК0, мкА
Кэ
h21Э/

при f,

МГц
Скэ,

пФ
fгр,

МГц
КТ817В
60
3000
25000
100
20/60
—
60
3

На коллекторных характеристиках транзистора, проведем нагрузочную прямую. Величину ЕК выберите 60 В, ток насыщения IКНАС – вблизи перегиба коллекторной характеристики выберем 30000 мА. Нагрузочная характеристика будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 1

Коллекторная характеристика транзистора КТ817В

Схема усилительного каскада:

Рисунок 2
Расчет местоположения рабочей точки:

Рассчитаем сопротивление коллектора:

RК=ЕК/IКНАС (Uкэ мах =60 B , Ikmax=3000 мА)

RК=60/(3)=20 Ом (значение из ряда Е24 RК=20 Ом)

Определим местоположение рабочей точки:

UКРТ = (0,4 – 0,5)ЕК

UКРТ=30 B

Ik= UКРТ/ RК=30/6,8=1,5 A

Определим ток базы:

Iб рт= Ik рт./β (пусть β=50)

Iб рт=1,5 A /50=30 мА

Uб РТ= UбЭ0 +Iбrб

Uб РТ=2,7 В

Рассчитаем ток делителя базы:

Iд=5* Iб РТ

Iд=5*30м А=150мА

Рассчитаем делитель в цепи базы:

Rб2 = UбЭРТ/(IД –IбРТ)

Rб2 =2,7*103/(150-30) = 22 Ом

Rб2 =22 Ом (значение из ряда Е24)

Rб1 = (ЕК–Uб РТ)/IД

Rб1 =(60-2,7)/ (150мА)=382 Ом

Rб1=330 Ом (значение из ряда Е24)

Cоберем схему усилительного каскада (рисунок 2), Установим С1=10мкФ, С2=10мкФ, Rн= Rк, частот источников сигнала 10 кГц, напряжение на входе Ec=1 мВ, сопротивление вольтметра 1 МОм , Ес=1мВ.

Рисунок 3

Схема эксперимента
Включим режим моделирования. Запишем значения

Iб =0,034 А

IК=2,8 А

UбЭ=1,7 В

UКЭ=26 В

Нанесем на выходную характеристику транзистора фактическое положение рабочей точки .

Рисунок 4
5. Установим значение напряжения UН ≈ ЕК/8 (UН =7,5В) изменяя Ec.

Ec ном=0,75 В

Рассчитаем коэффициент усиления по напряжению Ки = UН/ЕС

Ки=30

Снимем осциллограммы напряжений на коллекторе и входного сигнала.

Результаты запишем в таблицу2.

Таблица 2
t, мкС
Ec,В
UКЭ, В

0
0,00
25,56

7
0,11
22,39

14
0,19
19,92

21
0,24
18,63

28
0,25
18,74

35
0,20
20,22

42
0,12
22,79

49
0,02
25,96

56
-0,09
29,13

63
-0,18
31,72

70
-0,24
33,24

77
-0,25
33,39

84
-0,21
32,13

91
-0,13
29,69

98
-0,03
26,53

По данным таблицы строим график:

Рисунок 5

Графики выходного напряжения на коллекторе (верхний график) и входной сигнал (нижний график).

По графику можно сказать, что схема с общим эмиттером инвертирует входной сигнал.

При Ec=0 В уменьшим сопротивление резистора Rб1 так, чтобы транзистор был близок к режиму насыщения. Rб1 =300 Ом (отметим местоположение рабочей точки на выходной характеристике рисунок 4)

Установим Ес = ЕСНОМ.

Коэффициент усиления: K=28

Снимем осциллограммы напряжения на коллекторе.

Результаты запишем в таблицу 3:

Таблица 3
t, мкС
Ec,В
UКЭ, В

0
0,00
8,58

7
0,11
5,56

14
0,19
3,24

21
0,24
2,08

28
0,25
2,26

35
0,20
3,70

42
0,12
6,08

49
0,02
8,97

56
-0,09
11,85

63
-0,18
14,25

70
-0,24
15,70

77
-0,25
15,92

84
-0,21
14,80

91
-0,13
12,52

98
-0,03
9,52

По данным таблицы строим график :

Рисунок 6

Графики входного сигнала и выходного напряжения на коллекторе в режиме насыщения.

По графику видно, что когда рабочая точка находится вверху нагрузочной прямой, когда она переходит в режим насыщения можно видеть искажения формы выходного сигнала. Коэффициент усиления по напряжению несколько уменьшается, т.к. делитель в цепи базы в большой степени шунтирует входное сопротивление транзистора.

При Ec=0 В увеличим сопротивление резистора Rб1 так , чтобы транзистор был близок к режиму отсечки. Rб1=360 Ом (отметим местоположение рабочей точки на выходной характеристике рисунок 4)

Установим Ес = ЕСНОМ

Коэффициент усиления: K=33

Снимем осциллограммы напряжения на коллекторе.

Результаты запишем в таблицу 4

Таблица 4
t, мкС
Ec,В
UКЭ, В

0
0,00
50,52

7
0,11
47,03

14
0,19
44,32

21
0,24
42,89

28
0,25
43,01

35
0,20
44,64

42
0,12
47,47

49
0,02
50,95

56
-0,09
54,44

63
-0,18
57,29

70
-0,24
58,96

77
-0,25
59,12

84
-0,21
57,74

91
-0,13
55,05

98
-0,03
51,59

По данным таблицы строим график

Рисунок 7

Графики входного сигнала и выходного напряжения на коллекторе в режиме отсечки.

По графику можно видеть, что рабочая точка находится внизу нагрузочной прямой . Когда сигнал переходит в режим отсечки видны искажения формы сигнала. Так же можно наблюдать небольшое увеличение коэффициента усиления.
Увеличим значение входного сигнала значений ЕС = ЗЕСНОМ.

ЕС=0,75 В, UН=22,5 В ,Ки=30

Снимем осциллограммы напряжения на коллекторе.

Результаты запишем в таблицу 5

Таблица 5
t, мкС
Ec,В
UКЭ, В

0
0,00
24,66

7
0,32
14,93

14
0,58
7,47

21
0,73
3,75

28
0,74
4,35

35
0,61
8,97

42
0,36
16,63

49
0,05
25,89

56
-0,27
35,16

63
-0,55
42,85

70
-0,71
47,54

77
-0,74
48,25

84
-0,63
44,67

91
-0,40
37,34

98
-0,10
27,66

По данным таблицы строим график:

Рисунок 8

Графики входного сигнала и выходного напряжения на коллекторе в режиме большого сигнала.

В режиме работы большого входного сигнала, сигнал на выходе имеет немного искаженную форму, т.к. транзистор заходит в на нелинейные участки характеристики.

Выводы: В ходе работы мы изучили режимы работы биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. По результатам работы можно сказать следующее:
Выбирать рабочую точку необходимо на середине нагрузочной прямой, если на вход подается симметричный сигнал, это обеспечивает наименьшие искажения формы выходного сигнала.
В режиме малых входных сигналов искажения выходного сигнала минимальны, но маленькое КПД усилителя.
Когда рабочая точка находится в режимах близких к отсечке или насыщению, на выходе схемы наблюдаются искажения формы сигнала. Можно видеть небольшие колебания коэффициента усиления, что связанно с изменением сопротивления базового делителя.
При больших входных сигналах на выходе схемы присутствует больше нелинейных искажений, но КПД такой схемы больше.