ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема:
"Графоаналитический расчет и исследование полупроводникового усилительного каскада"
Севастополь 2007 г.
1. Выбор параметров усилительного каскада
Выбор параметров усилительного каскада осуществлён согласно номеру варианта из приложения А, а также приложений В и Г, где определён тип транзистора (Uкэ доп=20 В, Iк доп=50 mА)
1. Тип транзистора МП-20А p-n-p 2. ЭДС источника питания Ек 20 В 3. Сопротивление нагрузки Rк 0,68 кОм 4. Сопротивление эмиттерного резистора Rэ 0,33 кОм 5. Амплитудное значение напряжения сигнала Uвхm 0,08 В 6. Частота сигнала f 400 Гц
Рис. 1. Одиночный транзисторный каскад усиления
Рис. 2. Схема транзистора
Для усилительного каскада выбрана схема включения транзистора с общим эмиттером. Входной сигнал прикладывается к выводам эмиттера и базы, а источник питания коллектора включён между выводами эмиттера и коллектора. Таким образом, эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей. Входным током является малый по величине ток базы, выходным током – ток коллектора. В схеме с общим эмиттером можно получить коэффициент прямой передачи тока порядка нескольких десятков.
2. Построение входной и выходной статистических характеристик транзистора
На рисунке 3, выполненном на миллиметровой бумаге, построены входная и выходные характеристики транзистора МП-20А. Для схемы с общим эмиттером статической входной характеристикой является график зависимости тока базы Iб от напряжения Uбэ при постоянном значении Uкэ: Iб=f(Uбэ) при Uкэ=const. Выходные характеристики транзистора для схемы с общим эмиттером представляют собой зависимости тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при постоянном токе базы. Iк=φ(Uкэ) при Iб=const. Крутизна выходных характеристик на начальном участке от Uкэ=0 до |Uкэ| = |Uбэ| =0,08 В велика. На участке |Uкэ| > |Uбэ| крутизна характеристик уменьшается, и они идут почти параллельно оси абсцисс. Положение каждой из выходных характеристик зависит, главным образом, от величины тока базы.
Значения токов базы рассчитывается, начиная с самой нижней кривой, соответствующей I0б=0. Значение ∆ Iб=0,1 мА приведено в правом верхнем углу графиков выходных статических характеристик приложения В. Следовательно:
I0б 0 I0б=0 мА Iб1= I0б +∆ Iб 0+0,1 Iб1=0,1 мА Iб2= Iб1 +∆ Iб 0,1+0,1 Iб2=0,2 мА Iб3= Iб2 +∆ Iб 0,2+0,1 Iб3=0,3 мА Iб4= Iб3. +∆ Iб 0,3+0,1 Iб4=0,4 мА Iб5= Iб4+∆ Iб 0,4+0,1 Iб5=0,5 мА
3. Построение нагрузочной прямой для режима постоянного тока в цепи коллектора
Нагрузочная прямая представляет собой траекторию движения рабочей точки транзистора при изменении уровня входного сигнала. В основе построения лежит решение уравнения динамического режима транзистора относительно тока коллектора. Сперва строим нагрузочную прямую для режима постоянного тока в цепи коллектора (прямая АВ на рис. 3.) При отсутствии входного сигнала, т.е. переменного напряжения Uвх заданной частоты, в коллекторной цепи будет протекать только постоянный ток коллектора Iк, и установится баланс напряжений, определяемый законом Кирхгофа:
Ек = URK+ Uкэ + URЭ = IKRK + UКЭ +IЭКЭ (1)
Отсюда напряжение, снимаемое с коллектора транзистора (выходное для него):
Uкэ = Ек – URK-URЭ = EK – IkRk-IэRэ (2)
Для упрощения рассуждений пренебрежем известным соотношением IЭ=IK+IБ> IK, и, поскольку ток базы IБ «Iк, примем IK «IЭ. ............
