Вариант 055
Специальность 210303 (201500) Бытовая радиоэлектронная аппаратура
Задание на курсовую работу
1.1.1. Выбрать транзистор по прил. 1, определить напряжение источника питания, рассчитать сопротивление резисторов и выбрать их номиналы по прил. 2.
1.1.2. Определить h-параметры, в рабочей точке транзисторного каскада, его входное и выходное сопротивления и.
1.1.3. Найти амплитуды напряжения и тока базы,, коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности,,и амплитуду напряжения источника сигнала.
1.1.4. Рассчитать емкости конденсаторов, выбрать их номиналы по прил. 2, 3.
Исходные данные
| Сопротивлениенагрузки, Ом |
100 |
| Амплитуда напряжения в нагрузке, В |
0.5 |
| Внутреннее сопротивление источника сигнала RG , Ом |
400 |
| Нижняя граничная частота fн, Гц |
150 |
Допустимые частотные искажения на граничных частотах принять .
Максимальная температура окружающей среды °С.
РАСЧЁТ
Принципиальная электрическая схема транзисторного усилительного каскада с общим эмиттером (ОЭ) изображена на (рис. 1).
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема усилительного каскада с ОЭ
Рассчитаем сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:
,
Т.к.£ 1 кОм, то выбираем равным 1,2,
= 2,2*100= 220 Ом
Номинал резистора выбираем 220 Ом
Определяем эквивалентное сопротивление нагрузки каскада
= 68,75 ≈ 69 Ом
Находим амплитуду коллекторного тока транзистора:
Определить ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора:
– коэффициент запаса выбираем равным 0,8
Рассчитываем минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора:
,
= 1В – для транзисторов малой мощности (£ 150 мВт);= 2В – для транзисторов большой и средней мощности ( > 150 мВт). Выбираем = 2 В
= 0,5В+ 2 В = 2,5 В
Согласно методических указаний если меньше типового значения = 5В, то следует выбрать = 5В
Рассчитываем напряжение источника питания:
= (5В +0,0091 А*220 Ом)/0,8 = 8,74 ≈ 9 В
Определить и выбрать номинал сопротивления резистора эмиттерной цепи транзистора:
= 0,2*9 В/0,0091 А = 197,8 Ом
По приложению подбираем резистор, = 200 Ом
Подберём подходящий транзистор. Проверим подходит ли КТ312Б.
| Предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер, В |
30 |
| Максимальный постоянный ток коллектора, мА |
30 |
| Допустимая мощность рассеивания на коллекторе, мВт |
225 |
| Статический коэффициент усиления тока базы в схеме с ОЭ |
25-100 |
| Максимальная температура перехода ,°С |
115 |
Чтобы выбрать транзистор, рассчитаем
а) максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер:
;
30 В9 В (подходит)
б) максимально допустимый ток коллектора:
;
в) максимальная мощность рассеивания на коллекторепри наибольшей температуре окружающей среды:
> 9,1 мА*5В
>45,5 мВт
= 225 мВт > 45,5 мВт (подходит)
= = 187,5 мВт
= 25°С; °С ;= 115 °С
187,5 мВт > 44 мВт (подходит)
Следовательно, транзистор КТ312Б подходит
На выходных характеристиках транзистора строим нагрузочную прямую постоянного тока по точкам А и В с координатами:
точка А: ; = 9 В/(200 Ом+220 Ом) = 0,02 А;
точка В: = 9 В; = 0.
Строим прямую, определяем рабочую точку на пересечение нагрузочной прямой и прямой .
В рабочей точке =5,7 В,=9,1 мА,
т.к. рабочая точка на выходных характеристиках находиться на = 0,2 мА, то на входных характеристиках находим пересечение и кривой при и =5,0 В. В данной точке = 0,405 В
Выбираем ток, протекающий через базовый делитель:
= 10*0,2 мА = 2 мА
Рассчитываем сопротивления и выбрать номиналы резисторов базового делителя,:
= (0,405 В+0,0091 А*200Ом)/2 мА
= 1,11 кОм;
По приложению подбираем 1,1 кОм
о приложению подбираем 3,3 кОм
Найти эквивалентное сопротивление базового делителя:
= (1,1 кОм*3,3 кОм)/(1,1 кОм+3,3 кОм) = 0,835 кОм
По приложению подбираем 0,82 кОм.
Определяем по входным характеристикам транзистора входное сопротивление транзистора в рабочей точке; задаём приращение около рабочей точки С, находим соответствующее ему приращение базового тока . Исходим из того, что на выходных характеристиках видно, что = ±0,1 мА. Строим эти пределы на входной х-ке и получаем = 0,03В
Вычислитьпо формуле
= 0,03В/0,1мА = 0,3*103.
По выходным характеристикам транзистора определяем коэффициент передачи тока транзистора . Находим приращение коллекторного тока и соответствующее ему приращение базового тока при пересечении прямой соседних от рабочей точки С выходных характеристик (точки D, E на рис. 1.3):
= 10мА/0,2мА = 50
Определяем входное сопротивление каскада:
= (0,3*103*0,82 кОм)/(0,3*103+0,82 кОм) = 0,21 кОм
Находим выходное сопротивление каскада:
220 Ом.
Строим на выходных характеристиках транзистора нагрузочную прямую по переменному току, которая проходит через рабочую точку С и имеет наклон:
.
Наносим на выходные характеристики транзистора амплитуды напряжения =0,5 В (задано по условию) и коллекторного тока = 5 мА (получили построением), определяем амплитуду базового тока:
На входных характеристиках показать амплитуды базового тока и входного напряжения транзистора:
Определить коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности ,, :
= 1
=
Рассчитать амплитуду напряжения источника сигнала:
=
Чaстотные искажения в области нижних частот вносятся разделительными конденсаторами,и блокировочным конденсатором. Рекомендуется частотные искажения в области нижних частот равномерно распределить между конденсаторами,и:
= = 1,12
Рассчитать емкость конденсатора:
= кФ.
Выбираем номинал емкости конденсатора из прил. = 5 мкФ
Определяем емкость конденсатора :
=
Выбираем номинал емкости конденсатора = 10 мкФ
Рассчитаем емкость блокировочного конденсатора :
Выбираем номинал емкости конденсатора = 20 мкФ
Выводы. При выполнении данной курсовой работы был рассчитан усилительный каскад на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. Построены нагрузочные прямые постоянного и переменного тока. Выбран транзистор КТ312Б. Рассчитаны сопротивления и ёмкости пассивных элементов схемы.
Список использованной литературы:
- Борисов, Ю.М. Электротехника: учебник / Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. −М. : Энергоатомиздат, 1985. -552 с.
- Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы : справочник / под ред. Н.Н. Горюнова. -М. : Энергоатомиздат, 1984. — 744 с.
- Полупроводниковые приборы : транзисторы : справочник / под ред. Н.Н. Горюнова. — М. : Энергия, 1983. — 904 с.
- Расчет электронных схем. Примеры и задачи: Учебное пособие для вузов / Г.И. Изъюрова, Г.В. Королев, А.В. Терехов и др. -М. : Высшая шк., 1987. -335 с.
- Мощные полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник. Авторы: Б.А.Бородин, В.М.Ломакин, В.В.Мокряков и др. /Под редакцией А.В.Голомедова. М.: Радио и связь, 1985. – 236 с.
