Характеристики используемого транзистора

Содержание

Цель работы 3

Построение нагрузочной прямой по постоянному току, выбор положения рабочей точки и определение величин элементов цепи питания и стабилизации режима работы 6

Определение малосигнальных параметров транзистора в рабочей точке 8

Расчет величин схемы замещения. 9

Граничные и предельные частоты биполярного транзистора. 10

Определение сопротивления транзистора по переменному току. 11

7. Построение сквозной характеристики I_к(U_бэ) и определение наибольшей величины U_вхн, при которой охватывается вся переменная часть сквозной характеристики. 12

8. Определение динамических параметров усилительного каскада для двух величин амплитуды входного сигнала U_вх: U_{вх н}, и U_вхн/2 13

Заключение 16

Список литературы 17

11. Приложение 18

Цель курсовой работы

Цель курсовой работы состоит в закреплении знаний, полученных при изучении дисциплины «Основы схемотехники», в получении опыта разработки и расчета основных характеристик усилительных каскадов, а так же в активизации самостоятельной учебной работы студентов, в развитии умений выполнять информационный поиск, пользоваться справочной литературой, определять параметры и эквивалентные схемы биполярных транзисторов, получить разностороннее представление о конкретных электронных элементах.

В ходе выполнения курсовой работы необходимо для заданного типа транзистора выписать паспортные параметры и статические характеристики, в соответствии со схемой включения и величинами элементов схемы усилительного каскада выбрать положение режима покоя, для которого рассчитать величины элементов эквивалентных схем транзистора и малосигнальные параметры транзистора, графо-аналитическим методом определить параметры усилительного каскада.

Исходные данные к курсовой работе

1. Тип активного элемента	Биполярный транзистор
2. Схема включения активного элемента	С общим эмиттером
3. Используемый активный элемент	КТ203А
4. Напряжение источника питания, E_п	30 В
5. Номинал резистора в цепи, R_к	10 кОм
6. Номинал резистора в выходной цепи, R_н	15 кОм

В соответствии с заданными исходными данными выбираем схему включения с общим эмиттером и с эмиттерной стабилизацией.

Характеристики используемого транзистора

Проектируемое устройство основано на биполярном транзисторе КТ203А. Транзистор КТ203А – кремниевый эпитаксиально-планарный p-n-p типа, предназначенный для работы в схемах усиления и генерирования колебаний в диапазоне до 5МГц, в стабилизаторах напряжения, в схемах переключения и других схемах.

Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0,5г.

Электрические параметры

Наименование	Обозначение	Значения
		min	max
1. Обратный ток эмиттера при U_э=30В, мкА	I_эбо
2. Обратный ток коллектора при U_б=60В, мкА	I_кбо	0,005
3. Предельная частота, коэф-та передачи тока при U_к=5В, МГц	f₂₁_б
4. Входное сопротивление тр-ра в режиме малого сигнала при U_к=50В I_э=1мА f=1кГц, Ом	h_11б
5. Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме ОЭ при U_к=5В I_э=1мА f=1кГц при Т_с=+125 ⁰С при Т_с=-60 ⁰С	h_21э
6. Емкость коллекторного перехода при U_к=5В f=10⁴кГц, пФ	С_н

Максимально допустимые параметры. Гарантируются при температуре окружающей среды Т_с=-60…+125 ⁰С

1. I_к_max – постоянный ток коллектора, мА
2. I_{к и}_max – импульсный ток коллектора при t_и ≤10 мкс и Q≥10, мА
3. I_эиср – среднее значение тока эмиттера в импульсном режиме при t_и ≤10 мкс и Q≥10, мА
4. U_{к б}_max – постоянное напряжение коллектор-база, В
При Т_с=-60…+75 ⁰С
При Т_с=+125 ⁰С
5. U_кб_max – постоянное напряжение коллектор-эмиттер, В
При Т_с=-60…+75 ⁰С
При Т_с=+125 ⁰С
6. U_эб_max – постоянное напряжение эмиттер-база, В
7. P_к_max – постоянная рассеиваемая мощность, мВт
При Т_с=-60…+75 ⁰С
При Т_с=+125 ⁰С
8. Т_{п мах} - Температура перехода, ⁰С
9. Допустимая температура окружающей среды, ⁰С	-60…+125

Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером и с эмиттерной стабилизацией

Построение нагрузочной прямой по постоянному току

Выходные характеристики используемого транзистора:

Входные характеристики используемого транзистора:

Нагрузочная прямая строится по уравнению:

по 2 точкам:

- при I_K=0, E_П=U_K=30В

- и при U_КЭ=0, ()

Рабочая точка (т. РТ) выбирается посередине участка насыщения в точке пересечения нагрузочной прямой с выходной характеристикой.

Параметры режима покоя:

U_кэ0= 9,4 В, I_к0= 1,67 мА, I_б0= 0,06 мА, U_бэ0= 0,59 В, Iэ₀ =1,73 мА.

Стабилизация тока осуществляется за счет последовательной отрицательной обратной связи, которая вводится с помощью резистора R_э. Нежелательная обратная связь по переменному току может быть устранена путем шунтирования резистора R_э конденсатором большой емкости.

В схеме эмиттерной стабилизации рабочей точки используется отрицательная обратная связь по постоянному току.

Затем выбираем I_Д протекающий через R₂, из условия

Определим величины резисторов R₁ и R₂ по следующим соотношениям:

Разделительный конденсатор С_с принимаем емкостью 0,1 мкФ.

Исходя из имеющихся стандартных номиналов резисторов, величину R_э выбираем равной 2 кОм, R₁=13 кОм, R₂=75 кОм.

Определение малосигнальных параметров транзистора в рабочей точке

1.) Входное сопротивление, измеряемое при коротком замыкании на выходе транзистора:

2.) Коэффициент передачи по току, измеряемый при коротком замыкании на выходе транзистора:

3.) Выходная проводимость, измеряемая при холостом ходе на входе транзистора:

4.) Коэффициент обратной связи, измеряемый при холостом ходе на входе транзистора:

Для всех типов биполярных транзисторов и рабочих точек принято

(DI_к, DI_к,DU_бэ, DU_кэ – приращения, взятые симметрично относительно рабочей точки РТ).

Определение величин эквивалентной схемы транзистора

Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиколетто) представлена на рисунке

1. Барьерная ёмкость коллекторного перехода:

2. Выходное сопротивление транзистора:

3. Сопротивление коллекторного перехода:

4. Сопротивление эмиттерного перехода для эмиттерного тока:

5. Сопротивление эмиттерного перехода для базового тока:

6. Распределение сопротивления базы:

7. Диффузионная ёмкость эмиттерного перехода:

8. Собственная постоянная времени транзистора:

9. Крутизна транзистора:

Граничные и предельные частоты биполярного транзистора.

1. Граничная частота усиления транзистора:

2. Предельная частота в схеме с ОЭ:

3. Предельная частота транзистора по крутизне:

4. Максимальная частота генерации:

Определение сопротивления нагрузки транзистора по переменному току.

Сопротивление нагрузки по переменному току для биполярного транзистора рассчитывается по формуле:

Для построения нагрузочной прямой по переменному току воспользуемся двумя точками:

1. ;

2. - точка покоя (т. РТ)

Нагрузочная прямая по переменному току приведена на входной характеристике.

Построение сквозной характеристики

Для построения сквозной характеристики воспользуемся нагрузочной прямой по переменному току и выходными характеристиками. По точкам пересечения нагрузочной прямой по переменному току с выходными характеристиками строим сквозную характеристику I_к(U_бэ).

U_бэ, В	0,65	0,63	0,61	0,59	0,56	0,52
I_к, мА	3,18	2,86	2,34	1,67	0,82	0,13