Контрольная работа по "Основам электроники"

Точка  «А»:  Транзистор  находится  в  режиме  «отсечки»,  т.е.  VT- закрыт. 

Сопротивление закрытого  транзистора  R_VT » ,  а ток коллектора  Iк » 0. 

Подставляя  это  значение  тока   в уравнение ,  получаем   Uкэ  »  Епит.

Таким  образом,  координаты  точки  «А»:  Iк » 0;  Uкэ  »  Епит;  

Для  данного  задания:  координаты  точки  «А»:   Iк » 0;  Uкэ » 40В;

 

 

  Точка  «В»:   Транзистор  находится  в  режиме  «насыщения», 

т.е.  R _VT » 0,   а   ток коллектора  максимален  и равен:   

                                                      Iкн

Подставляя  это  значение  тока  в  уравнение  (1),   получаем  Uкэ » 0;    

Таким  образом, координаты  точки  «В»:  Iкн ; Uкэ » 0; 

Для  данного  задания:  координаты  точки  «В»:  Iкн » 40мА;   Uкэ » 0;

Соединяем  точку  «А»  и  точку  «В»    прямой  линией,  которая  называется  нагрузочной  прямой  или прямой  динамического  режима.

Выбираем  рабочую  точку  (р.т.)    на  пересечении нагрузочной прямой  с выходной  характеристикой  для  Iбо.  В  нашем  случае  рабочую  точку  отмечаем  на  выходной  характеристике  транзистора  для  Iбо = 1500мкА.

 

4   Графическое   определение  I ко  и U кэо транзистора в режиме  покоя.

Если  рабочая  точка  (Р.Т.)  выбрана  на  семействе  выходных  характеристик,  то  режим  работы  транзистора  по  постоянному  току  определён  координатами  Р.Т.  на   характеристиках  VT.

Координаты    Р.T.   на   выходных   характеристиках   имеют   значения:    Uкэо = 18В;    Iко = 22мА

Координаты    Р.T.    на  входной характеристике   имеют  значения:  Uбэо = 0,6В;     Iбо =1,5м А

 

5  Графическое   определение   I вх~  и U вх~    

      Если  определён  режим  VT по  постоянному току  для входной  цепи,  то  по  входной статической  характеристике  графически  можно  определить  амплитуду  входного  сигнала  (Uвхм~),  которую следует  подавать  на  вход  усилителя..

 При   этом  нельзя  заходить  в   нелинейные  участки  характеристики,  потому  что  появятся  искажения  формы   сигнала.

В  нашем  случае  Uвх~ = 200мВ;      Iвх~ = 0,5мА

6  Графическое   определение I вых~  и U вых~     .

Если  определён  режим VT  по  постоянному току  для выходной  цепи,  то  по   выходным статическим  характеристикам  графически  можно  определить  амплитуду  выходного сигнала  (Uвыхм ~).

В  нашем  случае  U вых ~ = 7В;     I вых ~  = 7мА 

Таким  образом,  в результате  графического  расчёта усилителя на  биполярном  VT.    

Для выходной  цепи      определим:      Uкэо=18В;  Iко=22мА;   

                                       …………………Uвых=7В ~; Iвых=7мА~;

 

Для  входной  цепи    определим:     Uбэо=0.6В;  Iбо=1,5мА;                

                                      ………………..Uвх=200мВ~; Iвх=0.5мА~;

Рис.2 Графо-аналитический расчёт усилителя на биполярном транзисторе.Выходная характеристика.

Рис3 Рис.3.Графо-аналитический расчёт усилителя на биполярном транзисторе.Входная характеристика.

 

7 Определение  коэффициента  усиления  VT  по  току  h21э » b  по  выходным  характеристикам.

Для  этого  на  выходных  характеристиках  следует  задаться  LIб  и  для  этого  LIб  определить   коэффициент  усиления  VT:   b =

- это  изменение  какой-то  величины.Возьмём:  ;   Проекция  на  вертикальную  ось    даст  = 8мА; Для  нашего  случая   b = ,  что соответствует справочным  данным  для  VT       типа  МП25

8 Принцип  работы  эмиттерной  температурной  стабилизации  за  счёт  цепочки  RэCэ:

Пусть  температура  окружающей  среды  увеличится  t°  ­,  все  токи  транзистора  ­, значит  увеличится  ток эмиттера  Iэ­,  падение напряжения  на  Rэ­  и напряжение  на  эмиттере Uэ­.  При этом смещение транзистора уменьшится,  так как ¯Uсм = Uб - Uэ­,  и значит  VT  призакроется,  т.е.  все  токи  транзистора  уменьшатся  ¯.     

Таким  образом,   ­ токов  транзистора (за  счёт   включения сопротивления Rэ)  приведёт  к       ¯ токов.  В  схеме  действует  отрицательная  обратная  связь (ООС).

Известно,  что  для  стабилизации  работы  VT  в   Dt °  нужна ООС только  по  постоянному  току  (-I).

Однако,  установка Rэ  приведёт  к  появлению  ООС  и  по  переменному  току  (~I),  т.е.  по  сигналу.  Чтобы ООС не  действовала по сигналу,  и коэффициент  усиления  транзистора  не  уменьшался,  Rэ  шунтируют  Сэ большого  номинала.   

                                                        13

 При  этом  общее   сопротивление цепочки  RэСэ   становится  Хсэ  »  0,  и ООС по  сигналу не  работает.   

 

 

 

 

 

9  Расчёт  цепочки   эмиттерной  температурной  стабилизации  Rэ,Сэ

Расчёт  величины  сопротивления  резистора    ведётся по  постоянному току, 

т.к.  по  переменному  току  сопротивление  шунтируется  ёмкостью

Сэ большого номинала. Обычно  принимают

 U_RЭ = 0,1Епит.     

U_RЭ = 0,1× 40 = 4В; 

Так  как  U_RЭ = I _Э×Rэ,  то 

R_Э =    

   Rэ = » 200 Ом

 

 

Расчёт  величины  ёмкости  конденсатора  Cэ  ведут  из  условия,  что  сопротивление  этого  конденсатора   по  ~ I   должно  быть,  как  минимум,  в 10  раз меньше,  чем  сопротивление  резистора  Rэ.  То  есть  Хсэ = 0,1Rэ;

    

Отсюда

  Сэ =     

 

 

10 Рассчитать  сопротивления   делителя  напряжения  R1,  R2

 

Номиналы  этих  резисторов  определят  величину  напряжения  Uбо, поступающего  на  базу  VT.  Это напряжение  не  должно  зависеть  от  температуры.   

Так  как  через  верхнее  плечо  делителя  R1  протекает ток Iдел+ Iбо,  а  ток  Iбо  зависит  от  температуры,  то,  чтобы  устранить  его  влияние  на  ток  делителя,  принимают  

 I дел = 10 Iбо.       

Для  нашего  случая:  I дел = 10×1,5 = 15мА;

 

Определим  сопротивление  R2,  через который протекает только  ток  делителя.

     

                            

 

Определим  сопротивление  R1,  через которое протекает  ток  Iдел+  Iбо.

 

 

 

                                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 5

Привести схему электронного устройства. Описать принцип действия схемы, область применение электронного устройства, характеристики.

 

                 Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах

 

     Схема дифференциального усилителя представлена на рис.1.

Основная  идея, реализованная в дифференциальном каскаде, состоит в использовании  в одном целом двух совершенно одинаковых половин. Это приводит к  тому, что выходное напряжение u_{вых..диф} очень слабо зависит от входного синфазного напряжения и практически определяется только напряжением u_вх..диф.

Усилитель называют дифференциальным потому, что u_{вых..диф} пропорционально напряжению u_вх..диф  (пропорционально разности напряжений u_вх.1 и u_вх.2 ). Другие дестабилизирующие факторы, кроме синфазного напряжения, также оказывают слабое влияние на величину u_{вых..диф .}

      Рассмотрим процессы, происходящие  в усилителе при поступлении  на его вход положительного  сигнала u_{вх..диф.} При увеличении этого сигнала, во-первых, увеличивается ток базы и ток коллектора транзистора Т_{2 .} Это приводит к увеличению напряжения u_RK2 и уменьшению напряжения u_K2.Во-вторых, уменьшаются ток базы и ток коллектора транзистора Т₁.Это приводит к уменьшению напряжения u_RK1 и увеличению напряжения u_K1. В результате напряжение u_{вых..диф} увеличивается. Если напряжение u_вх..диф слишком велико, то транзистор Т₂  может войти в режим насыщения, а транзистор Т₁ - в режим отсечки. При отрицательном напряжении u_вх..диф транзисторы меняются ролями.

Рис.1. Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах

 

Дифференциальный усилитель применяют в случаях, когда информацию несёт не абсолютное значение напряжения в некоторой точке (относительно уровня заземления), а разность напряжений между двумя точками. Характерным примером является резистивный датчик тока, включенный последовательно с исследуемой цепью.

 

Так же дифференциальные усилители используются всегда, когда возможно наличие синфазных помех в сигнале. Например, при измерении электрических потенциалов, снимаемых с определённых точек живого организма: при снятии электрокардиограммы, электроэнцефалографии и подобных методах исследования.