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 U_0БЭ выбирается в интервале 0.5...0,7 В для кремниевых транзисторов, выберем U_0БЭ=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)

 h_21Э =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 U_A— напряжение Эрли, равное 100... 200 В у транзисторов типа n-р-n. Примем U_A=100В.

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

 

                                                                             (2.14)

 

Граничная частота f_Т находится по формуле:

 

                                                                        (2.15)

f_Т1,2=1,5 ГГц;

=22 МГц.

 

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

 

(2.16)

r_Б1,2=2,5 Ом.

 

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода определяется по формуле:

 

 (2.17)

r_Б’Э1 =2,2 кОм, r_Б’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.

r_Э1 =31 Ом, r_Э2 =31 Ом.

Емкость эмиттерного перехода равна:

 

(2.18)

С_Б’Э1 =3,4 пФ; С_Б’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=r_Б2+r_Б’Э2=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)

K_U2 =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=r_Б1+r_Б’Э1=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)

K_U1 =32

 

Сквозной коэффициент передачи по напряжению:

 

                                                              (2.30)

 

Коэффициент передачи по напряжению всего усилителя определяется по формуле

K_U= K_U1* K_U2 =500                                                                    (2.31)

Сквозной коэффициент передачи по напряжению K_E всего усилителя определяется аналогично:

K_Е= K_Е1* K_U2=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:

 

τ_Н1=Ср1*(Rг+ R_ВХ1)=13 мс                                                       (2.33)

 

τ_Н2=Ср2*(R_ВЫХ2+ Rн)=20 мс                                                    (2.34)

 

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

 

τ_Н3=СэRэ=30 мс                                                                        (2.35)

 

Эквивалентная постоянная времени в области нижних частот равна

 

 (2.36)

 

где τ_Нi, τ_Нj - эквивалентные постоянные времени каскада в области нижних частот связанные с i-м разделительным и j-м блокировочным и конденсаторами соответственно. τ_Н =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:

τ_Вi=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)

τ_В =75 нс

 

Верхняя частота среза определяется по формуле:

 

       (2.45)

 f_В =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.