Курсовая работа на тему исследование транзистора

Определяется рабочая область характеристики транзистора. Для этого на выходных характеристиках транзистора строится характеристика максимально допустимой мощности рассеяния:

Iк  =

Iк1=225/5=45 мA

Iк2 =225/10=22,5 мA

 

Iк3 =225/15=15 мA

Iк4 =225/20= 11,25 мA

Iк5 =225/25= 9 мA

Для остроения этой характеристики задается значения Uкэ для транзистора ГТ308Б от 2 В до 10 В.

На оси напряжений отмечаются эти значения и восстанавливаются перпендикуляры до пересечения с соответствующим каждому значению Uкэ току Iк. Затем полученные точки соединяются плавной линией, далее проводятся линии, соответствующие Uкэ мах и Uост. Значение Uост определяется графически, для этого опускается на ось напряжений перпендикуляр из точки перегиба верхней вольт – амперной характеристики.

Определение рабочей области характеристик транзистора ГТ308Б

Определяется напряжение покоя транзистора по максимально допустимому напряжению Uкэ мах:

Uко ≤ = 20+1,25/2 = 10,75 B;

Определяется мощность, отдаваемая транзистором с учетом заданного КПД трансформатора ηтр = 0,9:

 

Р'~ = =39/0,95= 41 мВт;

 

Определяется мощность рассеяния на коллекторе транзистора:

 

Рко = =41/0,4*0,9 = 113 мВт;

Рис.3.Выходная характеристика транзистора КТ312А

 

 

Рис.4.Входная характеристика транзистора КТ312А

 

 

 

где ηА – максимальный КПД каскада в режиме А, принимается равным 0,4;

ηос – коэффициент, учитывающий потери мощности сигнала в цепи обратной связи, принимается равным 0,9;

Ток покоя рассчитывается, исходя из мощности рассеяния на коллекторе транзистора:

 

Iко = =113/10,75 = 10,5 мА;

 

На семействе выходных характеристик транзистора отмечаются выбранные Uко, Iко и определяется соответствующей точке покоя ток базы Iбо (входной ток) Полученное значение Iбо отмечается на входной характеристике и определяется соответствующее ему напряжение смещения Uбо.

Uко = 10,75 В;

Iко = 10,5 мА

Iбо = 0,2 мА;

Uбо =0,4 В;

 

Определяется амплитуда напряжения выходного сигнала:

 

Uкm ≤ Uко - Uост = 10,75-1,25 = 9,5 В;

 

Определяется амплитуда тока выходного сигнала:

 

Iкm = =2*41/9,5 = 8,6 мА;

Строится нагрузочная прямая переменного тока. Для этого на семействе выходных характеристик транзистора от координаты точки покоя на оси токов вниз откладывается амплитуда тока Iкм, а от координаты точки покоя вправо – амплитуда напряжения Uкм. Пересечением уравнений Iко – Iкм и Uко + Uкм определяется точка М. Через точку М и точку покоя проводим нагрузочную

 

 

прямую переменного тока.

 

Iко – Iкm = 15,4 – 13 = 2,4 мА;

 

Uко + Uкm =7 + 6 = 13 В;

 

На семействе выходных характеристик транзистора отмечается точка N на нагрузочной прямой переменного тока, соответствующая пересечению уровня Uост и нагрузочной прямой.

Определяется соответствующий точкам M и N входной ток. Точке М будет соответствовать минимальный входной ток Iбmin, а точке N – Iб max максимальный.

Iбmin = 0, 03 мА;

Iб max = 0,38 мА;

Определяется амплитуда тока входного сигнала:

 

Iбm = =0,38- 0,03/2 = 0,175 мА;

 

Определяется мощность, отдаваемая транзистором в выбранном режиме:

 

Р~ = =8,6*9,5/2=41 мВт;

Сравниваются полученная величина Р~ с Р'~. Условие соблюдается:

Р~ ≥ Р'~ = 41 мВт ≥41 мВт

На входной характеристике транзистора отмечаются токи Iб max, Iбо, Iбmin, и опеделяется соответствующие этим токам значения входного напряжения.

Uбэ мах = 0,43 В;

    Uбэ min =0,31 В;

Определяется амплитуда напряжения входного сигнала:

Uбm = =0,43-0,31/2=0,06 В;

 

 

Определяется коэффициент усиления по напряжению:

 

К = =9,5/0,06 = 158,2 ≈ 158 раз;

 

Определяется входное сопротивление транзистора:

Rвх = =0,06/(0,175*10-3) = 342 Ом;

 

Определяется сопротивление нагрузки выходной цепи:

R~ = =9,5/(8,6* 10-3) = 1104 Ом;

 

Определяется мощность, потребляемая выходной цепью транзистора от источника питания:

Р = Iко * Uко = 10,5*10,75= 112,8 мВт;

 

Определяется фактический коэффициент полезного действия выходной цепи:

ηф = =41/112,8 = 0,36;

Nкаск	Uко3, В	Iко3, mА	Uбо3, В	Iбо3, mА	К3	Rвх 3, Ом	R~ 3, Ом	ηф
3	10,75	10,5	0,4	0,2	158	342	1104	0,36

Таблица1. Параметры оконечного каскада

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет элементов схемы по  постоянному току

 

Расчет начинается оконечного каскада. Для удовлетворительной стабилизации точки покоя в оконечном каскаде определяется ток делителя третьего каскада:

 

Iд3 = (5 ÷ 10) Iбо3 = 6 * 0,2 = 1,2мА;

 

Напряжение на резисторе в цепи эмиттера третьего каскада составит:

UR15 = (5÷10) U бо3 = 6 * 0,4 =2,4 В;

 

Рис.5.Расчёт оконечного каскада по постоянному току

Определяется сопротивление резистора в цепи эмиттера третьего каскада:

 

R15 = =2,4/(10,5+0,2)* 10-3= 224 ≈ 240 Ом;

Определяем мощность резистора в цепи эмиттера третьего каскада:

Р R15= (Iко3 + Iбо3)* UR15= (10,5+0,2) * 2,4 = 25,68 мВт;

 

 

Определяется напряжение источника питания:

 

Е = UR15 + U ко3 + Iко3* R16 = 2,4 +10,75 +10,5* 10 * 220= 16 В;

 

где R16≈ (1/5) R~ = 0,2 * 1104 = 220 Ом;

 

Напряжение на резисторе в цепи эмиттера третьего каскада:

UR15 = (Iко3 + Iбо3)* R15 = (15,4 *10-3 + 0,3 * 10-3) * 91 = 1,4 В;

 

Определяем мощность резистора в цепи эмиттера третьего каскада:

 

Р R16 = Iко32 *R 16 = 10,5 2 * 220 =24255 мВт ≈ 24,2 Вт;

 

Определяется сопротивление резисторов делителя смещения:

 

R13 = =16-0,4-2,4/(1,2+0,2)* 10-3 =9428 Ом ≈ 10 кОм

 

Определяем мощность резистора в цепи эмиттера третьего каскада:

 

РR13 =(Iд3 + Iбо3)*(E–Uбо3–UR15)=( 1,2+0,2)*( 16-0,4-2,4)=18,48 мВт;

 

Сопротивление на резисторе в цепи эмиттера третьего каскада:

R14 = =0,4+2,4/1,2*10-3 = 2333 ≈2,4 кОм;

Определяем мощность резистора в цепи эмиттера третьего каскада:

Р R14 = Iд3 * (Uбо3 + UR15) = 1,2 * (0,4+2,4) = 3,36 мВт;

Прежде чем перейти к расчету каскадов предварительного усиления, наносятся заданные координаты точки покоя первого и второго каскадов предварительного усиления на выходные характеристики транзистора, определили U бо, Iбо.

 

 

 

   Таблица 2

Номер каскада	Uко1, В	Iко1, мА	Uбо1, В	Iбо1, мА
1	5	2	0,32	0,05
Номер каскада	Uко2, В	Iко2, мА	Uбо2, В	Iбо2, мА
2	3	4	0,35	0,1

 

Режим работы каскадов предварительного усиления определяется условием получения максимального усиления, а во входном каскаде – условием получения максимальной помехозащищенности.

Для расчета каскадов предварительного усиления задается напряжение на резисторах UR6 = UR11 = 1В.

Рис.6.Расчёт каскадов предварительного усиления по постоянному току

 

Ток делителя первого каскада составит:

Iд 1 = (5 ÷ 10) Iбо 1 = 5 * 0,05 = 0,25 мА;

Напряжение на резисторе в цепи эмиттера первого каскада составит:

UR5 = (5 ÷ 10) U бо 1 = 5*0,32 = 1,6 В;

Определяем мощность резистора в цепи коллектора первого каскада:

Р R5 = (Iбо 1 + Iко 1) * UR5 = (0,05 + 2) * 1,6= 3,28 мВт;

 

 

Определяется сопротивление резистора в цепи коллектора первого каскада:

 

R5 = =1,6/(0,05 + 2)* 10-3 =780 ≈ 820 Ом;

 

Определяется сопротивление резистора в цепи коллектора первого каскада:

 

R4 = =16-1-1-5-1,6/(2+0,1)* 10-3=3523 ≈ 3,6 кОм;

 

Определяем мощность резистора в цепи коллектора первого каскада:

 

РR4 =(Iбо 2+Iко 1)*(E–UR6-UR11–UR5)=(0,1+2)*(16–1–1–1,6) = 26,04 мВт;

 

Определятся сопротивление резисторов делителя смещения первого каскада:

 

R2= =16-1-1-0,32-1,6/(0,25+0,05)*10-3=43 кОм;

 

Определяем мощность резистора делителя смещения первого каскада:

 

Р R2=(Iд1+ Iбо 1)*(E–UR6–UR11 – Uбо1 – UR5) = (0,25+0,05)*( 16-1-1-0,32-1,6)= 3,6 мВт

 

 Определятся сопротивление резисторов делителя смещения первого каскада:

 

R3 = =0,32+2,4/0,25*10-3 = 10880 ≈ 11 кОм;

Определяем мощность резистора делителя смещения первого каскада:

Р R3 = Iд1 * UR3 = 0,25 * (0,32 + 2,4) = 0,68 мВт;

Определяется сопротивление резистора в цепи эмиттера второго каскада:

R9 = =2,4+5-0,35/(0,1+4)*10-3=1890 ≈ 2 кОм;

 

 

Определятся напряжение резистора в цепи коллектора второго каскада:

 

UR9 = ( + ) * R9 = (4*10-3 +0,1*10-3 )*1890 = 7,5 В;

 

Определяем мощность резистора в цепи коллектора второго каскада:

 

Р R9 = ( ) * UR9 = (4+0,1)* 7,5 = 30 мВт;

 

Определяется сопротивление резистора в цепи коллектора второго каскада:

 

R8 = =16-1-7,5-3/4*10-3 = 1125 ≈ 1,2 кОм;

 

Определяем мощность резистора в цепи коллектора второго каскада:

 

Р R8= * (Е – UR11 – UR9 – Uко2) = 4*(16-1-7,5-3)= 18 мВт;

Определяется сопротивление резисторов фильтрующих цепей:

R6= =1/(0,25+2+0,05+0,1)*10-3 = 416 ≈ 430 Ом

      

Определяем мощность резистора в цепи коллектора второго каскада:

 

Р R6= ( ) * UR6 =(0,25+2+0,05+0,1)*1 = 2,4 мВт;

Определяется сопротивление резисторов фильтрующих цепей:

R11 = =1/(0,25+2+0,05+0,1+4)* 10-3 =156≈160 Ом

 

Определяем мощность резистора в цепи коллектора второго каскада:

 

Р R11= (Iд 1 + Iко 1 + Iбо 1 + Iбо 2 + Iко 2) * UR11=(0,25+2+0,05+0,1+4)*1=6,4мВт;

 

 

 

Перечень элементов схемы

 

Номер позиции	Наименование	Кол-во
Т1	Трансформатор	1
Т2	Трансформатор	1
VT1	Транзистор КТ312А	1
VT2	Транзистор КТ312А	1
VT3	Транзистор КТ312А	1
C	Конденсатор	11
R2	МЛТ 0,122 43 кОм ±5%	1
R3	МЛТ 0,122 11 кОм ±5%	1
R4	МЛТ 0,122 3,6 кОм ±5%	1
R5	МЛТ 0,122 820 Ом ±5%	1
R6	МЛТ 0,122 430Ом ±5%	1
R7	МЛТ 0,122 270 Ом ±5%	1
R8	МЛТ 0,122 1,2 кОм ±5%	1
R9	МЛТ 0,122   2 кОм ±5%	1
R10	МЛТ 0,122 27 Ом ±5%	1
R11	МЛТ 0,122 160 Ом ±5%	1
R12	МЛТ 0,122 270 Ом ±5%	1
R13	МЛТ 0,122 10 кОм ±5%	1
R14	МЛТ 0,122 2,4 кОм ±5%	1
R15	МЛТ 0,122 240 Ом ±5%	1
R16	МЛТ 0,122 220 Ом ±5%	1