Контрольная работа по «Схемотехника телекоммуникационных устройств»

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный  Университет Телекоммуникаций и  Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

 

 

 

 

Контрольная работа по предмету

 «Схемотехника телекоммуникационных устройств».

 

 

 

 

                                                                       

Выполнил:

                                                                                                            Группа:

                                                                                                                Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2013

 

Выполнить расчет сопротивлений схемы предварительного каскада усиления на биполярном транзисторе  с эмиттерной стабилизацией  с  исходными данными, указанными в  таблице 1.

 

Текст пояснительной записки должен включать:

 

1. Схему рассчитываемого усилителя.
2. Выбор режима работы транзистора.
3. Расчет цепей питания по постоянному току (сопротивлений схемы).
4. Построение нагрузочной прямой по постоянному току (с обоснованием процесса построения).
5. Определение входного сопротивления усилительного каскада по переменному току.
6. Расчет максимального изменения тока коллектора Δi_к0 при нагревании транзистора от 25° С до Т_{с мах} и изменении коэффициента усиления от h_{21э min} до h_{21э max}.

 

Таблица 1 –  Исходные данные к расчету

 

№ вар-та	Тип транзистора	h21э max h21э min	Iкб0 мах / Т	Тс мах	Еп	Rвх сл	Um вх сл	Im вх сл	Rпс	Схема (рис.)
			мкА/°С	°С	В	Ом	мВ	мА	°С/мВт
10	КТ3107Б (p – n – p)	220 / 120	0.01 / 25	40	24	500	60	4	0.42	2

 

 

 

1.Схема рассчитываемого усилительного каскада

 

Рис. 1 Схема  эмиттерного повторителя на биполярном транзисторе с комбинированной  стабилизацией

 

 

2.Выбор режима работы транзистора

Режим работы транзистора  определяется постоянными токами и  напряжениями на электродах транзистора (U_к0, i_к0, U_б0, i_б0). В каскаде предварительного усиления, работающего в режиме “А”, постоянные составляющие выходных токов и напряжений выбираются значительно больше переменных, которые необходимо обеспечить на входе следующего каскада, для уменьшения нелинейных искажений. Минимальные значения i_к0 и U_к0 ограничены, во первых, усилительными свойствами транзистора, которые ухудшаются при i_к0 < 1 мА, и, во-вторых, режимом насыщения транзистора, при котором нелинейность характеристик резко возрастает при U_кэ < U_{к нас}, где U_{к нас} – напряжение насыщения транзистора, указанное в справочнике.

i_к0 ³ (2…5) I_{m вх сл}, i_к0 ³ 1 мА;

        U_к0 ³ (1,2…1,5) U_{к нас} + (1,5…3) U_{m вх сл}.  (13.1)

 

мА, что удовлетворяет условию i_к0 ³ 1 мА

В

При выполнении условия (13.1) для каскадов предварительного усиления напряжение на коллекторе U_к0 выбирается не менее 3 –5 В , поэтому выберем U_к0=5В

i_б0 » i_к0 / h_21э, где h_21э = = =162,48

i_б0 » i_к0 / h_21э=8/162,48=0,04 мА

U_б0= 0,6В

3.Расчет  сопротивлений схемы

Рассчитаем  падение напряжения U_Rф которое выбирают из рекомендации: U_Rф < 0,2Е_п. Тогда

 

U_Rф=0,2*24=4,8 В

 

 

где ток делителя выбирается из условия i_дел ³ (3…10) i_б0 =10∙0,04=0,4мА

 

выбираем стандартное  сопротивление: МЛТ, R_ф= 560 Ом, 0.125 Вт, ±5 %.;

окончательное напряжение на сопротивлении фильтра:

В

 

Сопротивление R_э определяется из уравнения Кирхгофа для выходной цепи транзистора:

 

1776 Ом 

В

выбираем стандартное  сопротивление: МЛТ, Rэ=1800 Ом, 0.125 Вт, ±5 %.;

 

Сопротивления резисторов делителя напряжения, создающих  смещение в базовой цепи транзистора, определяются из соотношений:

 

Ом;    

выбираем стандартное  сопротивление: МЛТ, R=39 кОм, 0.125 Вт, ±5 %.;

 

20727 Ом

выбираем стандартное  сопротивление: МЛТ, R_б=22 кОм, 0.125 Вт, ±5 %.;

4.Определение входного сопротивления  усилительного каскада

 

= 391,3 Ом

В случае отсутствия в справочнике( в данном случае так оно и есть) значения r_б можно взять его равным 50 Ом

= 581,31 Ом

 64551Ом

 Ом

 

5.Определение максимального приращения  коллекторного тока при изменении температуры

Сначала рассчитываем максимальное приращение коллекторного  тока без учета действия элементов  стабилизации

Di_{к0 мах} = i_б0 × h_{21э мах} + I_{кб0 мах} × (1 + h_{21э мах}) – i_к0,     

где мощность рассеивания на коллекторе транзистора

Р_к = U_к0 × i_к0 =5∙8∙10^-3=48∙10^-3 Вт

Температура перехода максимальная:

Т_{п мах} = Т_с + R_пс× Р_к

из справочника I_{кб0(КТ3107)} =0,1мКа=0,1∙10^-6 А при 25⁰С,

А

Di_{к0 мах} = А

 

Определяем  приращение коллекторного тока с  учетом эмиттерной стабилизации, для  чего рассчитываем глубину обратной связи по постоянному току (F_посл)

 

,     

где 7200 Ом – сопротивление делителя.

0,113  мА

 

6.Построение  нагрузочной прямой по постоянному  току

уравнение Кирхгофа для выходной цепи транзистора по постоянному току

 

Е_п » U_кэ + i_к × R_н=, где

R_н= = R_ф + R_э=540,5+1740=2280,5 Ом

Нагрузочная прямая строится по двум крайним точкам:

при U_кэ = 0  i_к =Е_n / R_н=24/2280,5=0,01А;

при  i_к =0  U_кэ = Е_п=24В.

 

 

Рабочая точка  усилителя практически точно  совпала с  нагрузочной прямой, значит расчеты правильные.

При увеличении тока коллектора на расчетную величину = 0,113 мА  Напряжение Uкэ уменьшится приблизительно до 4,3 В , что удовлетворяет условию (U_{к0 мин}=1,38В)≤4,2В. Значит усилитель не выходит за пределы рабочих характеристик.

 

 

Литература

1. Конспект лекций