Расчёт усилительного каскада с О.Э. Родюков

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯМОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИМ. С. РодюковРАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДАС ОБЩИМ ЭМИТТЕРОММетодические указанияпо выполнению домашней работыверсия от 16 апреля 2009 г.Москва, 2008УДК 621.3ББК 31.2Рекомендовано к изданию в качестве учебно-методичнскогопособия редакционно-издательским советом МГУПИРецензент:д.т.н., профессор Слепцов В.В.Родюков М.С.Расчёт усилительного каскада с общим эмиттером: методическиеуказания по выполнению домашней работы — М.: МГУПИ, 2008 г. 49 с.Методические указания содержат основные теоретические сведения,необходимые для расчёта усилительного каскада с общим эмиттером,порядок расчёта, а также варианты домашнего задания. Методическиеуказания предназначены для студентов выполняющих домашнюю работу “Расчёт усилительного каскада с общим эмиттером”, в курсах“Электроника” и “Электротехника и электроника”.c Родюков М.С., 2008c МГУПИ, 2008Оглавление1.

Введение52. Теоретическое введение62.1. Биполярный транзистор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.1. Принцип работы биполярного транзистора . . . . . . . 62.1.2. Включение транзистора по схеме с общим эмиттером 72.1.3. Схема замещения биполярного транзистора. Транзистор как четырёхполюсник. .

. . . . . . . . . . . . . . 82.1.4. Расчёт h − параметров . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2. Усилительной каскад с общим эмиттером (ОЭ) . . . . . . 132.2.1. Усилители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2.2. Усилительный каскад с ОЭ . . . . . . . . . . . . .

. . 162.2.3. Режим работы по постоянному току . . . . . . . . . . 192.2.4. Термостабилизация усилительного каскада . . . . . . 242.2.5. Графоаналитический метод расчёта усилительного каскада . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273. Порядок расчёта3.1. Расчёт параметров транзистора . .

. . . . . . . . . .3.2. Расчёт усилительного каскада по постоянному току3.3. Расчёт усилительного каскада по переменному току3.4. Расчёт параметров элементов усилителя с ОЭ . . .3.5. Определение параметров усилительного каскада . .4. Варианты домашнего задания4.1. Определение номера варианта4.2.

Характеристики транзисторов .4.2.1. МП21Г, МП21Д . . . . .4.2.2. МП39, МП40, МП41А . .4.2.3. МП42А, МП42Б . . . . .4.2.4. ГТ108Б, ГТ108Г . . . . . .4.2.5. МП114, МП115, МП116 .4.2.6. КТ104А, КТ104Б, КТ104В4.2.7. КТ201Б, КТ201Г . . . . ..............................................................................................................................................30. 30. 31. 33. 35.

36.........39. 39. 40. 40. 40. 41. 41. 42. 42. 434Оглавление4.2.8. КТ208Б, КТ209Б . . . . . . . .4.2.9. ГТ310А, ГТ310Б . . . . . . . .4.2.10. П416, П416А, П416Б . . . . .4.2.11. КТ3107А, КТ3107Б, КТ3107К4.2.12. КТ313А, КТ313Б . . . . . . .

.4.2.13. КТ345А, КТ345Б . . . . . . . .......................................................................... 43. 44. 45. 46. 46. 47Предметный указатель48Литература49Глава 1ВведениеВажной сотавляющей подготовки современных инженеров является изучение дисциплины „Электроника”, как в рамках курса „Электротехника и электроника”, так и в рамках отдельного курса в циклеобщепрофессиональных дисциплин (ОПД) государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ГОСВПО).Наиболее сложными разделами этого курса, являются те, которыесвязаны со схемотехникой аналоговых устройств.

В первою очередьэто объясняется с нелинейным характером характеристик используемых элементов, относительно большим разбросом их параметров, атакже сильным влиянием различных внешних факторов (в первуюочередь температуры окружающей среды и самих элементов).Целью данной работы является расчет параметров усилительногокаскада с общим эмиттером, работающим в классе “А” с температурной стабилизацией, который проводится графоаналитическим методомс использованием h параметров транзистора.Расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе является характерным примером, охватывающем большое количество разделов не только электроники, но и электротехники, среди которых можно выделить следующие: цепи переменного тока, нелинейные цепи,четырёхполюсник, теорию обратных связей, полупроводники.В результате выполнения данной домашней работы, студент получит базовые навыки проведения инженерных расчётов аналоговыхэлектронных устройств.Для закрепления полученных при выполнении домашней работынавыков, студентам рекомендуется собрать полученный в результатерасчётов усилтельный каскад в виде натурного макета и проверить нанём правильность проведённых расчётов.Глава 2Теоретическое введение2.1.

Биполярный транзистор2.1.1. Принцип работы биполярного транзистораБиполярный транзистор, это полупроводниковый прибор, состоящий издвух p − n переходов и имеющий тривывода.Биполярный транзистор (далее просто транзистор) состоит из трёх чередуюРис. 2.1. Упрощённаящихся областей полупроводников, имеюструктура биполярногощих проводимость p и n типов (рис. 2.1).транзистораВ зависимости от их расположения различают транзисторы p − n − p и n − p − n типов. Условные графическиеобозначения (УГО) транзисторов обоих типов приведены на рис. 2.2.Выводы транзистора имеют следующие наименования: Э – эмиттер, Б– база и К – коллектор. Направление стрелки указывает положениеобласти с проводимостью n типа.Рассмотрим принцип действия транзистораЭК ЭК(рис.

2.3). Переход эмиттер—база включается впрямом направление, в результате основные носиББтели заряда попадают в базу и создают ток базыp–n–pn–p–nIБ . Концентрация основных носителей заряда в базе значительно меньше, чем в эмиттере и коллекРис. 2.2. УГОторе, поэтому в базе рекомбинирует малая частьтранзисторазарядов из эмиттера, кроме того, база выполняется достаточно узкой и основное количество зарядов, попавшее в базуиз эмиттера, уже имея достаточно высокую скорость и получая дополнительное ускорение от поля перехода база—коллектор, пролетаетв коллектор, создавая ток коллектора IК , значительно превышающийток базы IБ .Описанные физические процессы обеспечиваются конструктивными особенностями исполнения биполярных транзисторов:2.1. Биполярный транзистор71.

База выполняется слаболегированной (т.е. количество основныхносителей зарядов в ней значительно меньше чем в коллектореи эмиттере);2. База выполняется достаточно узкой;3. Эмиттер выполняется сильнолегированным (т.е. количество основных носителей зарядов в нём значительно больше чем в коллекторе и базе).Рис. 2.3.

Принцип действия биполярного транзистора2.1.2. Включение транзистора по схеме с общим эмиттеромВ зависимости от того, какой вывод транзистора подключен одновременно ко входу и выходу схемы, различают три схемы включениятранзистора — с общим эмиттером (ОЭ), общейбазой (ОБ) и общим коллектором (ОК). Наиболее широкое применение нашла схема с общимэмиттером (рис. 2.4).Рис.

2.4. ВключениеРабота транзистора характеризуется семей- транзистора по схемествами входных и выходных характеристик с общим эмиттером(рис. 2.5). Эти характеристики (для по схеме сОЭ) приводятся в справочниках по транзисторам (например [3]).Входные характеристики (рис. 2.5а) показывают зависимостьтока базы (IБ ) от напряжения между базой и эмиттером (UБЭ ), припостоянном напряжение, приложенному к коллектору (UКЭ ). Входныехарактеристики слабо зависят от напряжения на коллекторе, поэтому обычно приводят две зависимости (например, в справочнике [3]82. Теоретическое введениеРис.

2.5. Характеристики транзистора а) входные, б) выходныеприводятся входные характеристики транзисторов при UКЭ = 0 и 5В).Выходные характеристики (рис. 2.5б) показывают зависимостьтока коллектора (IК ) от напряжения между коллектором и эмиттером(UКЭ ), при постоянном значении тока базы (IБ ). Выходные характеристики приводятся для достаточно большого (5 и более) значенийтока базы (IБ1 , IБ2 , IБ3 , и т.д.), различающихся на фиксированноезначение ΔIБ .2.1.3. Схема замещения биполярного транзистора.