">
Прикладные науки ![]() | |||||||||
Похожие работы:
| |||||||||
Министерство образования и науки РФ Рязанский государственный радиотехнический университет Кафедра ЭВМ Курсовая работа «Определение оптимального режима работы биполярного транзистора КТ315Ж» по предмету «Электротехника и электроника» Выполнил: студент гр. Проверил: Рязань 2012 Вариант 9 Цель работы: Изучить режим работы биполярного транзистора КТ315Ж в схеме с общим эмиттером. Определить оптимальный режим по постоянному току при усилении гармонического сигнала. Ход работы: 1. Параметры транзистора КТ315Ж: Таблица1 Транзистор Uкэ доп, В Iк max, мА Рк доп, мВт IК0, мкА Ииэ h21Э/ при f, МГц Скэ, пФ fгр, МГц КТ315Ж 15 50 100 10,0 50/250 1,5/10 7 15 Построим вольт-амперные характеристики транзистора. Для этого соберем следующую схему: Рисунок 1. Схема для снятия характеристик транзистора При ЕК = 5 В определим Iбmax, при котором IК был бы в диапазоне 8–12 мА: Iбmax=140 мкА. Построим входную ВАХ транзистора. Таблица 2 UКЭ=5 В Iб, мкА 0 14 28 42 56 70 84 98 112 126 140 UБЭ, мВ 45 509 581 621 649 668 683 695 705 713 720 Рисунок 2. Входная ВАХ транзистора Определим семейство выходных ВАХ транзистора. Возьмем приращение тока базы: ?Iб=Iбmax/5=140/5=28 мкА. Таблица 3 UКЭ(В) 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 15 Iб = ?Iб 0,01 0,03 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 Iб = 2?Iб 0,16 0,46 0,73 0,76 0,78 0,85 0,96 1,07 Iб = 3?Iб 0,54 1,76 2,56 2,65 2,72 2,95 3,33 3,71 Iб = 4?Iб 1,07 3,84 5,25 5,41 5,56 6,02 6,79 7,56 Iб = 5?Iб 1,67 6,36 8,33 8,55 8,79 9,52 10,74 11,96 Рисунок 2. Семейство выходных ВАХ транзистора 2. Расчет положения рабочей точки: На коллекторных характеристиках транзистора, проведем нагрузочную прямую. Величину ЕК выберем 12 В из диапазона 9?15 В, ток насыщения IКНАС выберем 8 мА вблизи перегиба коллекторной характеристики. Нагрузочная характеристика будет выглядеть следующим образом: Рисунок 3. Нагрузочная прямая, расчетное и фактическое положение рабочей точки на выходной ВАХ в номинальном режиме, режиме насыщения и режиме отсечки Рассчитаем сопротивление коллектора: RК=ЕК / IКНАС=12 / 0,008=1500 Ом Значение из ряда Е12: RК = 1500 Ом. Определим положение рабочей точки: UКРТ = (0,4 ? 0,5)ЕК=4,8?6=6 B IК = (ЕК –UКРТ)/ RК=(12–6)/1500=0,004 A = 4 мА По выходным и входным характеристикам транзистора (рисунки 3 и 6) определим: Iб РТ =93 мкА Uб РТ=0,691 В Рассчитаем ток делителя базы: IД=(4?6)* Iб РТ =5*93=465 мкА Рассчитаем делитель в цепи базы: Rб2 = UбЭРТ /(IД –IбРТ) =0,691 / (0,000465–0,000093) = 1858 Ом ? 1,86 кОм Rб1 = (ЕК–UбЭРТ)/IД = (12–0,691) / 0,000465=24320 Ом ? 24,3 кОм 3. Cоберем схему усилительного каскада (рисунок 4). Установим С1=10мкФ, С2=10мкФ, Rн=Rк, частоту источника сигнала 10 кГц, напряжение на входе EС=1 мВ. Рисунок 4. Схема усилительного каскада Рисунок 5. Схема эксперимента
4. Включим режим моделирования и запишем значения: IК=4,023 мА UКЭ=5,966 В Iб =93,59 мкА UбЭ=691,5 мВ Нанесем на выходные и входные характеристики транзистора фактическое положение рабочей точки (рисунки 3 и 6). Рисунок 5. Расчетное и фактическое положение рабочей точки на входной ВАХ в номинальном режиме, режиме насыщения и режиме отсечки 5. Установим значение напряжения UН ? ЕК / 8 = 12 / 8 = 1,5 ? 2 В, изменяя EС: EСНОМ = 22 мВ, UН =2,028 В. Рассчитаем коэффициент усиления по напряжению: К = UН / ЕС = 2,028 / 0,022 = 92. Снимем осциллограммы напряжений на коллекторе и входного сигнала. Результаты запишем в таблицу 4. Таблица 4 t, мкС Ec,мВ UКЭ, В 0 0,00 5,96 7 13,63 4,44 14 23,91 2,97 21 29,96 1,99 28 30,19 1,95 35 24,76 2,84 42 14,71 4,29 49 1,91 5,75 56 -11,28 6,87 63 -22,42 7,54 70 -29,65 7,87 77 -30,63 7,91 84 -26,01 7,72 91 -16,44 7,20 98 -3,84 6,28 По данным таблицы строим график: Рисунок 7. Графики входного сигнала и выходного напряжения на коллекторе в номинальном режиме, в режиме насыщения и в режиме отсечки По графику можно сделать вывод, что схема с общим эмиттером инвертирует входной сигнал, при этом искажений сигнала на выходе практически нет.
6. При EС = 0 В уменьшим сопротивление резистора Rб1 так, чтобы транзистор был близок к режиму насыщения (UКЭ ? 0,1Ек ? 1,2 В). Rб1=22,2 кОм, UКЭ = 1,495 В, Iб =125,6 мкА, IК=7,004 мА, UБЭ=712,1 мВ. Отметим местоположение рабочей точки на характеристиках транзистора (рисунки 3 и 6). Установим ЕС = ЕСНОМ = 0,022 В. Тогда UКЭ = 2,402 В. Коэффициент усиления: K = 2,402 / 0,022 = 109. Снимем осциллограммы напряжения на коллекторе. Результаты запишем в таблицу 5: Таблица 5 t, мкС Ec,мВ UКЭ, В 0 0,00 1,48 7 13,63 0,10 14 23,91 0,07 21 29,96 0,06 28 30,19 0,06 35 24,76 0,07 42 14,71 0,40 49 1,91 2,06 56 -11,28 3,46 63 -22,42 4,46 70 -29,65 4,94 77 -30,63 5,00 84 -26,01 4,69 91 -16,44 3,93 98 -3,84 2,62 По данным таблицы строим график (рисунок 7). По графику видно, что транзистор в режиме насыщения искажает нижнюю часть выходного сигнала. При этом увеличился коэффициент усиления из-за меньшего входного сопротивления транзистора в этом режиме, а также незначительного уменьшения сопротивления делителя. 7. При EС=0 В увеличим сопротивление резистора Rб1 так, чтобы транзистор был близок к режиму отсечки: Rб1=28 кОм, UКЭ = 10,51 В, Iб =56,34 мкА, IК=0,991 мА, UбЭ=649,2 мВ. Отметим местоположение рабочей точки на характеристиках транзистора (рисунки 3 и 6). Установим ЕС = ЕСНОМ = 0,022 В. Тогда UКЭ = 0,6496 В. Коэффициент усиления: K = 0,6496 / 0,022 = 30. Снимем осциллограммы напряжения на коллекторе. Результаты запишем в таблицу 6. Таблица 6 t, мкС Ec,мВ UКЭ, В 0 0,00 10,51 7 13,63 10,06 14 23,91 9,51 21 29,96 9,14 28 30,19 9,11 35 24,76 9,49 42 14,71 9,98 49 1,91 10,45 56 -11,28 10,75 63 -22,42 10,93 70 -29,65 11,00 77 -30,63 11,02 84 -26,01 10,97 91 -16,44 10,85 98 -3,84 10,60 По данным таблицы строим график (рисунок 7). В режиме отсечки наблюдаются искажения верхней части сигнала и уменьшение коэффициента усиления из-за увеличения внутреннего сопротивления транзистора. 8. Увеличим значение входного сигнала значений ЕС = ЗЕСНОМ. : ЕС=0,066 В, UН = 3,436 В, К = 3,436 / 0,066 = 52. Снимем осциллограммы напряжения на коллекторе. Результаты запишем в таблицу 7. Таблица 7 t, мкС Ec,В UКЭ, В 0 0 5,93 7 40,89 0,37 14 71,73 0,06 21 89,88 0,05 28 90,57 0,06 35 74,28 0,08 42 44,13 1,75 49 5,73 6,68 56 -33,84 8,30 63 -67,26 8,78 70 -88,95 8,91 77 -91,89 8,88 84 -78,03 8,90 91 -49,32 8,57 98 -11,52 7,53 По данным таблицы строим график: Рисунок 8. Графики входного сигнала и выходного напряжения на коллекторе в номинальном режиме и в режиме большого сигнала В режиме работы с большим входным сигналом, сигнал на выходе имеет искаженную форму. Это вызвано тем, что при больших амплитудах входного сигнала транзистор заходит в области отсечки и насыщения, даже если среднее положение его рабочей точки находится в центре нагрузочной прямой. Выводы: В ходе работы были режимы работы биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. По результатам работы можно сказать следующее: Выбирать рабочую точку необходимо на середине нагрузочной прямой, если на вход подается симметричный сигнал. Это обеспечит наименьшие нелинейные искажения выходного сигнала. Если рабочая точка находится в середине нагрузочной прямой, при малых входных сигналах нелинейные искажения выходного сигнала минимальны, но КПД усилителя невелик. Когда рабочая точка находится в режимах близких к отсечке или насыщению, на выходе схемы наблюдаются искажения формы сигнала и изменения коэффициента усиления, связанные с изменением сопротивления базового делителя и с изменением входного сопротивления транзистора. При слишком больших входных сигналах на выходе схемы присутствуют сильные нелинейные искажения, а также понижается коэффициент усиления. |
© 2010–2021 Эссе.рф: Библиотека учебных материалов |