Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем, страница 12

2 Модуль коэффициента усиления по напряжению 1Ки(=(Е /Е/вв»=175/(45 10 з)=39. Коэффициент усиления по мошности Кр =(КрКгб = 39 175 ед 690. Входная мощность Р 051 е(7 05 02 10-з 45 10-з 4,5 мкВт. Входное сопротивление Я,в= Е/,„зв/Е,„в=45 Ю з/(0,2 10 з) =225 Ом. Сопротивление резистора Š— ( (Е„эе( 10 — 0„25 не=- — = —,-=32.5 ьОм. Еье 0,3.10 з Емкость конденсатора Ср определяется из условия 1 Я„ гл»Ср 10 где и„— низшая рабочая частота. Тогда 10 Ю !0 С = = — = — =90 мкФ.

оз„Я,„2я/»Я,„6,28 80 225 2.45. Для рабочей точки усилителя, рассмотренного в задаче 2.44, найти параметры йп. Йзз» Рв„»=1/йзз» йп, и уз„—- В и аналитически рассчитать величины К,, Км Кр, й»в По точкам В н Е (рис. 2.3О,Й оцрелелим 37 ° Ю-з /зэков = — — — 18,5. 0,2 10' Г)о точкам ЕЗ н Е определим АЕ, Ь(Е„, Езззв — -0,7.

Ю з/6= 117 мкСм; Ввв,в в» 1/йззв = 1/(0,117 10 ') = 8,5 кОм, параметр зпв По точкам М и )9 (рис 2.30,а) определим йц 40.Ю вЂ” з/(019 10-з) 210 О Крутизна характеристики транзисгора Я уз„= й„,/йп, = 18,6/210 = 88 мА/В. С помошью найденных параметров определим искомые значения по приближенным формулам. Коэффициент усиления по току К, ге йп, = 18,5; точнее, Кр ЕЬзвйвьи/(В» + й»»в) = 185,85.10 /(05 10 1 85 10») 175 что сходится с результатом графоаналитического расчета.

Входное сопротивление Вв»Ж Езпв 210 Ом. Коэффициент усиления по напряжению Ки — Езв,К/К,„ж — 18,5 МО/210 = — 44; точнее, Ки = — 175 500/210= — 41,5 Коэффициент усилении по мощности Кр = ( КгКи ( = 17 5 41.5 = 725 Решение Рассчитаем параметры в рабочей точке прн (Екэ = — 7 В и Еко — — 6 мА: АЕ» йд»=Р= А)б н = а»»в Влияние температуры иа работу транзисторов.

Цепи витания. Стабилизация рабочей точки 2.46. У германиевого транзистора при температуре окружвюшей среды Т= 20'С ток базы Ев — — 80 мкА, обратный ток коллекторного перехода укщ = 10 мкА. Предполагая, что ток 1кьв удваивается при увеличении температуры на каждые 10'С, определить ток коллектора в схеме ОЭ при температуре 20, 40 и 60 С.

Считать, чта коэффициент передачи тока базы 0 постоянен в рассматриваемом диапазоне температур п равен 49. Ответ: 4,4; 5,92; 11,92 мА. 2А7. Чему равна максимально лопустнмея мощность трапзнстора ГТ108А, находящегося в воздушной среде прн температуре Т= 20'С, если тепловое сопротивлеюге переход — окружающая среда Я„с составляет 0,8 К/мВ г, а максггыачьно допушимая температура перехода Тп„„„= 80'С7 Решение Температура перехода ?п = ?с+ йпсрксь тле Тп — температура перека!в!, 'С; Т, — температура окружающей среды„'С; Я„,— тепловое сопротивление переход— окружающая среда, К/мВт; Р„э — мощность, выделяемая на эмнттерном и коллекторном переходах, мВт.

Считая величину Тп равной Тп „и подставляя числовые значения, получаем Ркэ = (à — Т)/Я = (80 — 20)/0,8 = 75 мВт. 2А8. Некоторый транзистор выделяет на коллекторпом переходе мощность Рк = 25 мВт. Тепловое сопротивление переход — окружающая среда Ят = 0,5 К/мВт. Какую температуру имеет коллекгорный переход, если температура окружающей среды Т, = 40 'С? Огнвелгс 52,5 'С.

2.49. Какую температ>ру булет иметь коллекторный переход траггзистора, рассмотренного в предыдущей задаче, если с использованием теплоотвода сопротивление переход — среда уменьшилось до Гс = 0,3 К/мВт? Отвея!: 47,5'С. 2.50. Максимально допустимая температура коллекторного перехода транзистора, описанного в задачах 2.48 и 2.49, равна 90'С. Чему равна максимально допустимая мощность, выделяемая на коллекторном переходе без теплоотвода и с теплоотводам при температуре окружающей среды Т, = 40 "С? Ответ: 100 мВт; 167 мВт. 2.51. На выходных характеристиках транзистора ГТ108А лля схемы ОЭ (рис.

2.ЗЦ построить линии максимально допустимой мощности при температуре окружающей среды 30 и 50'С, если максимально допустимая температура перехода Т„ „ = 80'С и тепловое сопротивление переход — среда Яп, = 0,8 К/мВт. 1 =14ггв г,п В гг всгг :г =-5Е;с" гг с" е Ю Решение И гу Все,в Найдем максимальную мощность рас- Рис. 2.31 сеиваемую в трагцисгоре при температуре 30'С, по формуле 1 Кэгпсс = (?п Тс)/впс = (80 — 30)/0„8 = 62,5 мВт, Так как Ркэ = (/кэ(к, то, задаваясь значениями (/кэ, найдем значения така коллектора по формуле )к...,=ркэ..%кэ.

Полученные рез)чгьтаты приведены ниже: Окэ В...... 1,5 2 3 4 5 6 7 8 1О 11 12 1„, мл......41,5 31,3 2! !5,6 и,5 !0,4 9,07,8 6,3! 5,71 52 При температуре Т= 50 С Ркэ— - (80 — 50)/0,8 = 37,5 мйт. Аналогично, задаваясь значениями (/кэ, определяем: ГгкЭ,В......0,9 1 1,5 2 3 4 6 8 1О Гй тк мА......41,6 37,5 25 18,8 12,5 9,4 6,25 4,7 3,8 3,11 Решение Мощность, рассеиваемая транзистором, Ркэ = (/эк/к Н) Тогда изменение мощности, вызванное изменением температуры, г:Ркэ е) кэ "Ркэ = — 'г((/эк + = — г(1к (2) = ?Оэк б)к Построенные по этим данным кривые показаны на рнс.

2.31. 2.52. Германиевый транзистор ГТ108А используется в схеме с оборванной базой. Определить температуру, при которой произойдет тепловой пробой, если транзистор имеет следующие данные: максимально допустгвсгая температура перехода Тп „ = 80'С, тепловое сопротивление переход — среда гс = 0,8 К/мВт, обратный ток коллекгорного перехода 1кев —— = 10 мкА при 20 С, коэффициент передачи тока базы б = 50 !постоянен в интервале температур от 20 до 80'С). Напрягкение источника Е„= — 10 В. Так как (/эк — величина постоянная, то Л/кэ = О, поэтому сркэ яркэ = о/к- (3) 31 к Следовательно, "1 кэ — = (зэк(Р+ 1) А1кво = 10.51.007 = 35071кп„ Но сркэ —.— = (/эк. с1к Следовательно, АРкэ = (/экран, причем !11 к бек !11КБО нестабнль- (13) повышения тогда 36 ҄— 20 18 = 13г; 10 10 (9) некоторую переписать следовательно, 0,56 = — — 0,301, 1О (10) где А =0,07. Дифференцируем (10) по Т! "1кво АТ (12) 78 где 5!к- — Ык/акко — коэффициент темпеРатУРной ности по току.

Для данной схемы 5!к = Р + 1 = 50 + 1 = 51. Подставляя (6) и (7) в (5), получаем !(Ркэ = 1/эк (Р + Ц "1кво. ПРедположив, что ток 1кьо Удваиваетск пРи температуры на каждые 10'С, можно записать 1кБО =1као,т х! с!е (т-тшо. Для удобства расчетов выразим число 2 как степень числа е. Так как 2 ге ест, то (9) можем в следующем виде: 1кБа 1 кко[т- эгс! е а[г- т! Подставив (10) в (11), получим "1кко — = А1квь !(Т или !(1кге = А1коа !1Т. Подставив (12) в (8), получим Арка = (/эк(Р+ 1) А(кюАТ.

гДе АРкэ/ЕТ выРажаетсЯ в мнлливатгах на гРаДУс, а 1као — в мнллиамперах. Предполагая, что АРкэ/!)Тгейркэ/ЬТ, и приравнивая зто выражение величине, обратной тепловому сопротивлению (условне теплового пробоя), получаем АРкэ/АТ= 1/й В рассматриваемом случае 35,071кво —— (1/0,3) мВт/град, откуда 1кво - 36 мкА.

Этот результат означает, что тепловой пробой транзистора произойдет, если обратный ток коллекторного перехода этого транзистора 1кво > 36 мкА. Из (9) можно легко найти температуру перехода, при которой ток доспв-нет 36 мкА: т! ~п — гота!. 1КБО 1кБО!т к!'сто Логарифмируя (13), получаем о! 2. 8 = йг; 1ква<т, га с! 10 откуда Т= 5,6/0,301 + 20 = 38,6 С.

Итак, при данных условиях тепловой пробой транзистора ГТ103А при обрыве в цепи базы произойдет при температуре перехода Т, = 38,6'С. 2.53. Мощный транзистор, имеющий тепловое сопротивление между переходом и корпусом К„„0,8 К/Вт, должен рассеивать мощность Ркэ = 10 Вт при температуре окружаюшей среды Т,= 32'С. Для повьлпення надежности температуру перехода решено ограничить величиной 70'С.

В сборочной конструкции содержатся шайба и изолнрукяпвя силиконовая смазка. Тепловое сопротивление шайбы равно 1,5 К/Вт, а силиконовая смазка уменьшает его примерно на 40%. Определить, какова должна быль площадь теплоотвод!, если оп необходим. Считать, что 1 смз металлической поверхности теплоотвода имеет тепловое сопротивление 300 К/Вт.

Решение Определяем тепловое сопротивление между корпусом и теплоотводом Я „учитывая влияние силиконовой смазки: Кк, = 1,5 — 1,5 0,4 =-0,9 К/Вт. Общее тепловое сопротивление между переходом и окружазощей средой определяется выражением Кпс Кпк + Ккт + Ккс (!) где К„, — тепловое сопротивление переход — среда; Кпк — тепловое сопротивление переход — корпус; К„, — тепловог сопротивление корпус — теплоотвод; К вЂ” тепловое сопротивление теплоотвод — среда.

В выражении (1) незгзвестны тепловое сопротивление переход — среда Кп, и тепловое сопротнвленяе теплоотвод — сргда К Можно также записать (2) ?и = ?с + К сРКЭ Из (2), подставляя исходные данные, получаем К~ =(Т, — Така =(70 — 32)/10 = 3,8 К/Вт. Подставляя значение К„, в (1) и решая это уравнение относительно К,„определяем К =Я вЂ” К, — К„=3,8-0,8 — 0,9=2,1 К/Вт. Полагая, что 1 см' металлической поверхности имеет тепловое сопротивление 800 К/Вт, и считая, что К„изменяется обратно пропорционально площади поверхности теплоотводь найдем площадь теплоотвода: П = 800 1/2,1 = 381 смз. 2.54. Транзистор с коэффициентом передачи тока базы (3 =49 используется в схезле, изображенной на рис.

2.32. Определить напряжение Гхэ прн?"= 50'С, если обратный ток коллекгорного перехода 1кьо — — 10 мкА зависит от температуры по закону 1кьо=. 1кьосаоз<т-ткз, где Т вЂ” То = 50 — 25 = 25'С. Напряжение источника Е, = + 20 В. Решение Здесь Т. о =1кьоеооз<т-гс! — 10.10 оеом и — 74 мкА, акко = 1'кьо — 1кьо — — 74 — 10 = б4 мкА Тоз да изменение напряженна А(7кэ = — з3?к ((3 + 1) К = -б4- 10-о(49+ Н 2 !Оз = -б,4 В.