Контрольная работа

Контрольная работа Функциональные устройства телекоммуникаций

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 25.11.2024



Контрольное задание №1

Исходные данные (Вариант №4):

Еп, В

9

I0K, мА

12

U0КЭ, В

4

EГ, мВ

50

RГ, кОм

0,6

fН, Гц

120

fВ, кГц

10

M, дБ

1

tСМИН, оC

0

tСМАКС, оC

35

Изобразим полную принципиальную схему предварительного каскада элементами связи с источником сигнала и последующим каскадом.

Выберем тип транзистора исходя из заданного режима его работы и частоты верхнего среза усилителя fВ

Еп=9В; I0K=12 мА; fВ=10кГц

Возьмем низкочастотный транзистор малой мощности. Например ГТ108А [3]. Это германиевый сплавной транзистор p-n-p типа.

Выпишем его основные параметры из справочника [3]:

Параметры

Режим измерения

ГТ108А

h21ЭМИН

UКЭ=-5В; IЭ=1 мА; tС=20 оC

20

h21ЭМАКС


55

СК, пФ

UКБ=-5В; f=465 кГц

50

τК, нс

UКБ=-5В; f=465 кГц

5

fh21Э, МГц

UКЭ=-5В; IЭ=1 мА

0,5

IКБО, мкА

UКБ =-5В; tС=20 оC

15

Рассчитаем параметры малосигнальной модели биполярного транзистора [1].

Среднее значение коэффициента передачи тока равно:

(1.1)

h21Э=33,2.

Выходная проводимость определяется как

(1.2)

h22Э=1,2*10-4 См.

Здесь UA— напряжение Эрли, равное 70... 150 В у транзисторов типа р-n-р.

Объемное сопротивление области базы rБ можно определить из постоянного времени τК коллекторного перехода:

(1.3)

rБ=100 Ом

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода определяется по формуле:

(1.4)

rБ’Э=74 Ом

где =2,2 Ом дифференциальное сопротивление эмиттера;

0,026 В — температурный потенциал при Т= 300 К;

m=1 — поправочный коэффициент, принимаемый примерно равным 1 для германиевых транзисторов.

Входное сопротивление транзистора:

(1.5)

h11Э=174 Ом

Емкость эмиттерного перехода равна:

(1.6)

СБ’Э=4,3 нФ

Проводимость прямой передачи:

(1.7)

Y21Э=0,191 См

Рассчитаем параметры эквивалентной схемы биполярного транзистора по дрейфу [1].

Минимальная температура перехода транзистора

(1.8)

где PK— мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

(1.9)

PK=48 мВт,

RПС=0,5 °С/мВт,

tПmin= 14,4°С.

Максимальная рабочая температура перехода:

tПmax= tСmax+ RПС PK (1.10)

tПmax=49,4°С

Значение параметра h/21Э транзистора при минимальной температуре перехода:

(1.11)

h/21Э =26,4.

Значение параметра h//21Э транзистора при максимальной рабочей температуре перехода:

(1.12)

h//21Э =52,3.

Изменение параметра Δh21Э в диапазоне температур:

(1.13)

Δh21Э =26

Изменение обратного тока коллектора в диапазоне температур:

(1.14)

ΔIКБ0=81 мкА,

где α — коэффициент, принимаемый для германиевых транзисторов в интервале 0,03— 0,035

Эквивалентное изменение тока в цепи базы в диапазоне температур:

(1.15)

ΔI0=0,4 мА

Эквивалентное изменение напряжения в цепи базы, вызванное изменением температуры окружающей среды:

(1.16)

ΔU0=0,12В

Рассчитаем элементы эммитерной стабилизации тока покоя транзистора:

Зададимся падением напряжением на сопротивлении RЭ в цепи эмиттера транзистора равным

U=0,2Eп=1,8В (1.17)

Определим сопротивление этого резистора:

(1.18)

RЭ=150 Ом

а также сопротивление резистора в цепи коллектора:

(1.19)

RК=267 Ом

Округлим их значения до ближайших стандартных, они будут равны соответственно 150 Ом и 270 Ом

Зададимся допустимым изменением тока коллектора в диапазоне температур из условия

(1.20)

ΔI=0,5I0K=6 мА

При этом необходимо учитывать, что меньшее значение изменения этого тока приводит к увеличению тока, потребляемого резистивным делителем в цепи базы, к снижению входного сопротивления и ухудшению КПД каскада.

Исходя из требуемой стабилизации тока покоя каскада, определяют эквивалентное сопротивление в цепи базы транзистора:

(1.21)

RБ=4,2 кОм (стандартная величина – 4,3 кОм)

Рассчитаем ток базы в рабочей точке:

(1.22)

IОБ=0,36 мА

Пусть U0БЭ=0,3 В

Напряжение на нижнем плече резистивного делителя в цепи базы:

(1.23)

URБ2=2,1 В

Сопротивление верхнего плеча резистивного делителя в цепи базы:

(1.24)

RБ1=10 кОм (стандартная величина – 10 кОм)

Сопротивление нижнего плеча делителя в цепи базы:

(1.25)

RБ2=4,2 кОм (стандартная величина – 4,3 кОм)

Входные сопротивления рассчитываемого RВХ и последующего RВХ2= RН каскадов:

(1.26)

RВХ1=167 Ом

Выходное сопротивление каскада:

(1.27)

RВЫХ=260 Ом

Определим емкости разделительных (СР1 и СР2) и блокировочного (СЭ) конденсаторов. Эти конденсаторы вносят частотные искажения в области нижних частот примерно в равной степени. В связи с этим заданные на каскад частотные искажения МН(дБ) в децибелах целесообразно распределить поровну между данными элементами:

МНСР1НСР2НСЭ=0,33 дБ

Емкость первого разделительного конденсатора:

(1.28)

СР1=6,1 мкФ (стандартная величина – 6,2 мкФ)

Емкость второго разделительного конденсатора:

(1.29)

СР2=11 мкФ (стандартная величина – 10 мкФ)

Емкость блокировочного конденсатора в цепи эмиттера:

(1.30)

где

(1.31)

М0=7,7;

СЭ=238 мкФ (стандартная величина – 240 мкФ);

Сопротивление нагрузки каскада по переменному току:

(1.32)

=103 Ом

Коэффициент передачи каскада по напряжению:

(1.33)

КU=20

Сквозной коэффициент передачи по напряжению:

(1.34)

КЕ=4,2

Выходное напряжение каскада:

(1.35)

UВЫХ=213 мВ

Коэффициент передачи тока:

(1.36)

Ki=20

Коэффициент передачи мощности:

(1.37)

KP=383

Верхняя граничная частота каскада определяется по формуле:

(1.38)

где эквивалентная постоянная времени каскада в области верхних частот.

Постоянную времени можно определить из выражения

(1.39)

где и постоянные времени входной и выходной цепей соответственно.

Эти постоянные времени определяются по формулам

(1.40)

(1.41)

где С0 — эквивалентная входная емкость каскада,

Сн — емкость нагрузки.

Эквивалентная входная емкость каскада включает емкость перехода база — эмиттер и пересчитанную на вход емкость перехода база — коллектор Ск :

(1.42)

С0=5,3 нФ;

=0,7 мкс; =0,5 мкс;

= 0,9 мкс.

fВ=180 кГц.

Определим частотные искажения в области верхних частот

(1.40)

МВ=0,013

и сравним их с заданным значением М. Т.к. условие выполняется, т.е. МВ(дБ)<М(дБ), следовательно расчет произведен верно.

Контрольное задание №2

тип схемы: 7;

тип транзистора: p-n-p - КТ363Б

Выпишем основные параметры заданных транзисторов:


КТ363Б

h21Эmin

40

h21Эmax

120

|h21Э|

15

fизм, МГц

100

τK, пс

5

CK, пФ

2

Eг=1мВ; fc=10кГц; Rг=1кОм; Rн=1кОм; Сн=100пФ; Ср2=10мкФ.

Принципиальная схема анализируемого каскада с подключенными к ней источником сигнала и нагрузкой имеет вид:

Рассчитаем режим работы транзисторов по постоянному току, пусть Еп=10 В.

Расчет схемы по постоянному току проводится в следующем порядке. Рассчитаем ток делителя в базовых цепях транзисторов:

(2.1)

Определить потенциалы баз транзисторов:

(2.2)

(2.3)

Найдем потенциалы эмиттеров транзисторов:

(2.5)

(2.6)

Напряжение U0БЭ выбирается в интервале 0.5...0,7 В для кремниевых транзисторов, выберем U0БЭ=0,5В.

Рассчитаем ток в резисторе, подключенном к эмиттеру первого транзистора:

(2.7)

Рассчитаем ток коллектора в рабочей точке, для этого найдем сначала найдем среднее значение коэффициента передачи тока:

(2.8)

h21Э=69,

тогда:

(2.9)

(2.10)

Определим напряжение на коллекторе в рабочей точке:

(2.11)

(2.12)

По результатам расчета статического режима определяются параметры моделей первого и второго транзисторов:

Выходная проводимость определяется как

(2.13)

h221=1,3*10-5 См, h222=1,2*10-5 См.

Здесь UA— напряжение Эрли, равное 100... 200 В у транзисторов типа n-р-n. Примем UA=100В.

Предельная частота усиления транзистора по току определяется по единичной частоте усиления fТ:

(2.14)

Граничная частота fТ находится по формуле:

(2.15)

fТ1,2=1,5 ГГц;

=22 МГц.

Объемное сопротивление области базы rБ можно определить из постоянной времени τК коллекторного перехода транзистора, приводимой в справочниках:

(2.16)

rБ1,2=2,5 Ом.

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода определяется по формуле:

(2.17)

rБ’Э1=2,2 кОм, rБ’Э2=2,2 кОм.

где дифференциальное сопротивление эмиттера;

0,026 мВ — температурный потенциал при Т= 300 К;

m — поправочный коэффициент, принимаемый примерно равным 1.5 для кремниевых транзисторов.

rЭ1=31 Ом, rЭ2=31 Ом.

Емкость эмиттерного перехода равна:

(2.18)

СБ’Э1=3,4 пФ; СБ’Э2=3,3 пФ

Определим коэффициент передачи по напряжению, входное и выходное сопротивление оконечного каскада, построенного по схеме с ОЭ.

Входное сопротивление транзистора VT2:

h112=rБ2+rБЭ2=2,2 кОм (2.19)

Входное сопротивление каскада:

(2.20)

Выходное сопротивление каскада:

(2.21)

Сопротивление нагрузки каскада по переменному току:

(2.22)

Коэффициент передачи каскада по напряжению:

(2.23)

KU2=16

Определим коэффициент передачи по напряжению, сквозной коэффициент передачи по напряжению, входное и выходное сопротивления входного каскада. При этом необходимо учитывать, что нагрузкой входного каскада является входное сопротивление оконечного каскада. Входной каскад построен по схеме с ОЭ.

Входное сопротивление транзистора VT2:

h111=rБ1+rБЭ1=2,2 кОм (2.24)

Входное сопротивление каскада:

(2.25)

Выходное сопротивление каскада:

(2.26)

(2.27)

Сопротивление нагрузки каскада по переменному току:

(2.28)

Коэффициент передачи каскада по напряжению:

(2.29)

KU1=32

Сквозной коэффициент передачи по напряжению:

(2.30)

Коэффициент передачи по напряжению всего усилителя определяется по формуле

KU= KU1* KU2=500 (2.31)

Сквозной коэффициент передачи по напряжению KE всего усилителя определяется аналогично:

KЕ= KЕ1* KU2=310 (2.32)

Входное сопротивление усилителя определяется входным сопротивлением входного каскада, а выходное – выходным сопротивлением оконечного каскада.

Постоянные времени в области нижних частот, связанные с разделительными конденсаторами Ср1, Ср2, определяются по формулам:

τН1=Ср1*(Rг+ RВХ1)=13 мс (2.33)

τН2=Ср2*(RВЫХ2+ Rн)=20 мс (2.34)

Постоянная времени в области нижних частот, связанная с блокировочным конденсатором Сэ, определяется по формуле:

τН3=СэRэ=30 мс (2.35)

Эквивалентная постоянная времени в области нижних частот равна

(2.36)

где τНi, τНj - эквивалентные постоянные времени каскада в области нижних частот связанные с i-м разделительным и j-м блокировочным и конденсаторами соответственно. τН=10 мс

Нижняя частота среза определяется по формуле:

(2.37)

В усилителе имеются три постоянных времени в области верхних частот, связанные с входными цепями входного и оконечного транзисторов и емкостью нагрузки:

τВi=Сi*Ri, (2.38)

где Сi – емкость i-го узла относительно общего провода,

Ri – эквивалентное сопротивление i-го узла относительно общего провода.

Входная емкость транзистора в схеме с общим эмиттером равна:

(2.39)

(2.40)

С01=70 пФ, С02=37 пФ.

n (2.41)

(2.42)

(2.43)

Эквивалентная постоянная времени в области верхних частот равна

(2.44)

τВ=75 нс

Верхняя частота среза определяется по формуле:

(2.45)

fВ=2 МГц

Литература

  1. . Войшвилло. Г. В. Усилительные устройства / Г. В. Войшвилло. — М. : Радио и связь, 1983.

  2. . Титце, У. Полупроводниковая схемотехника. / У. Титце, К. Шенк. — М. : Мир, 1982.

  3. . Галкин, В. И. Полупроводниковые приборы : справочник / В. И. Галкин, А. Л. Булычев, В. А. Прохоров. — 2-е изд. — Минск : Беларусь, 1987.



1. Реферат на тему Psychopathic Killers Essay Research Paper Abnormal psychology
2. Реферат на тему Miyamoto Musashi Essay Research Paper Miyamoto MusashiI
3. Курсовая Наружная реклама 3
4. Реферат на тему Beowulf Essay Research Paper BEOWULF In epics
5. Лекция на тему Заболевания сердца и их лечение
6. Диплом на тему Формування культури мовлення молодших школярів на уроках рідної мови
7. Реферат на тему Scarlet Letter Proof Of Atrophine Poisoning Essay
8. Статья Некоторые особенности личности непосредственных исполнителей терактов. Глобальные цели террорист
9. Реферат Нейропсихология эмоций
10. Реферат Корпоративная культура и имидж организации