Решение контрольной работы по элементной базе радиоэлектронной аппаратуры

Контрольная работа № 2

по дисциплине: “ Элементная база радиоэлектронной аппаратуры “.

Аннотация.

 

          Целью работы является активизация самостоятельной учебной работы, развитие умений выполнять информационный поиск, пользоваться справочной литературой, определять параметры и характеристики, эквивалентные схемы полупроводниковых приборов.

Исходные данные:

 

Тип транзистора ……………………………………………ГТ310Б

Величина напряжения питания Е_п ………………………….. 5 В

Сопротивление коллекторной нагрузки R_к ………………1,6 кОм

Сопротивление нагрузки R_н ……………………………… 1,8 кОм

Схема включения транзистора с общим эмиттером, с фиксированным током базы, с резистивно - ёмкостной связью с нагрузкой.

Биполярный транзистор ГТ310Б.

Краткая словесная характеристика:

          Транзисторы германиевые диффузионно- сплавные p-n-p усилительные с нормированным коэффициентом шума высокочастотные маломощные.

          Предназначены для работы в усилителях высокой частоты. Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Обозначение типа приводится на этикетке.

          Масса транзистора не более 0,1 г..

Электрические параметры.

Коэффициент шума при ƒ = 1,6 МГц, U_кб= 5 В, I_Э= 1 мА не более 3 дБ

Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала при U_кб= 5 В, I_Э= 1 мА, ƒ = 50 – 1000 Гц 60 – 180

Модуль коэффициента передачи тока H_21э при U_кб= 5 В, I_Э= 5 мА, ƒ = 20 МГц не менее 8

Постоянная времени цепи обратной связи при U_кб= 5 В, I_Э= 5 мА, ƒ = 5 МГц не более 300 пс

Входное сопротивление в схеме с общей базой          при U_кб= 5 В, I_Э= 1 мА 38 Ом

Выходная проводимость в схеме с общей базой         при U_кб= 5 В, I_Э= 1 мА, ƒ = 50 – 1000 Гц не более 3 мкСм

Ёмкость коллектора при U_кб= 5 В, ƒ = 5 МГц не более 4 пФ

Предельные эксплуатационные данные.

Постоянное напряжение коллектор- эмиттер: при R_бэ= 10 кОм 10В при R_бэ= 200 кОм 6 В

Постоянное напряжение коллектор- база 12 В

Постоянный ток коллектора  10 мА

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Т = 233 – 308 К 20 мВт

Тепловое сопротивление переход- среда 2 К/мВт

Температура перехода 348 К

Температура окружающей среды От 233 до 328 К

          Примечание. Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВт, при Т = 308 – 328 К определяется по формуле:

P_К.макс= ( 348 – Т )/ 2

Входные характеристики.

          Для температуры Т = 293 К :

Iб, мкА
200
160
120
80
40
0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	Uбэ,В

Выходные характеристики.

          Для температуры Т = 293 К :

 

Iк , мА
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0	1	2	3	5	6	Uкэ,В

Нагрузочная прямая по постоянному току.

          Уравнение нагрузочной прямой по постоянному току для схемы включения с общим эмиттером:

Построим нагрузочную прямую по двум точкам:

          при I_к= 0, U_кэ= Е_п = 9 В, и при U_кэ= 0, I_к= Е_п / R_к = 9 / 1600 = 5,6 мА

Iк , мА
6
5
4					А
3 Iк0
2
1
0	1	2	3	4	5 Uкэ0	6	7	8	9 Еп	Uкэ,В

Iб, мкА
50
40
30 Iб0
20
10
0 0,15	0,17	0,19	0,21	0,23	0,25	0,27	0,29 Uбэ0	0,31	Uбэ,В

Параметры режима покоя (рабочей точки А):

I_к0= 3 мА, U_кэ0= 4,2 В, I_б0= 30 мкА, U_бэ0= 0,28 В

Величина сопротивления R_б:

Определим H–параметры в рабочей точке.

Iк , мА
6
5
4					ΔIк0
3								ΔIк
2
1
0	1	2	3	4 Uкэ0	6	7	8	9 Еп	Uкэ,В

 ΔU_кэ

Iб, мкА
50
40			ΔIб
30 Iб0
20
10
0 0,15	0,17	0,19	0,21	0,23	0,25	0,27	0,29 Uбэ0	0,31	Uбэ,В

ΔU_бэ

ΔI_к0= 1,1 мА, ΔI_б0 = 10 мкА, ΔU_бэ = 0,014 В, ΔI_б = 20 мкА, ΔU_кэ= 4 В, ΔI_к= 0,3 мА

H-параметры:

Определим G – параметры.

          Величины G-параметров в рабочей точке определим путём пересчёта матриц:

G-параметр:

G_11э= 1,4 мСм, G_12э= - 0,4*10 ^–6

G_21э= 0,15 , G_22э= 4,1*10 ^–3 Ом

Определим величины эквивалентной схемы биполярного транзистора.

Схема Джиаколетто – физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора:

Величины элементов физической эквивалентной схемы транзистора и собственная постоянная времени транзистора определяются соотношениями (упрощёнными):

Собственная постоянная времени транзистора:

Крутизна:

Определим граничные и предельные частоты транзистора.

Граничная частота коэффициента передачи тока:

Предельная частота коэффициента передачи тока базы в схеме с общим эммитером:

Максимальная частота генерации:

Предельная частота коэффициента передачи тока эммитера в схеме с общим эммитером:

Предельная частота проводимости прямой передачи:

Определим сопротивление нагрузки транзистора и построим нагрузочную прямую.

Сопротивление нагрузки транзистора по переменному току:

          Нагрузочная прямая по переменному току проходит через точку режима покоя

I_к0= 3 мА, U_кэ0= 4,2 В и точку с координатами:

I_к= 0, U_кэ= U_кэ0+ I_к0*R_~= 4,2 + 3*10 ^–3 * 847 = 6,7 В

Iк , мА
6
5
4					А
3 Iк0
2
1
0	1	2	4	5 Uкэ0	6	7	8	9 Еп	Uкэ,В

Определим динамические коэффициенты усиления.

Iк , мА
6
5					А
4								ΔIк
3 Iк0
2
1
0	1	2	3	4	5 Uкэ0	6	7	8	9 Еп	Uкэ,В

 ΔU_кэ

Iб, мкА
50
40			ΔIб
30 Iб0
20
10
0 0,15	0,17	0,19	0,21	0,23	0,25	0,27	0,29 Uбэ0	0,31	Uбэ,В

ΔU_бэ

ΔI_к= 2,2 мА, ΔU_кэ= 1,9 В, ΔI_б = 20 мкА, ΔU_бэ = 0,014 В

Динамические коэффициенты усиления по току К_I и напряжению

К_U определяются соотношениями:

Выводы:

Данная работа активизировала самостоятельную работу, развила умение выполнять информационный поиск, пользоваться справочной литературой, определять параметры и характеристики, эквивалентные схемы полупроводниковых транзисторов, дала разностороннее представление о конкретных электронных элементах.

Библиографический список.

1) “Электронные приборы: учебник для вузов” Дулин В.Н., Аваев Н.А., Демин В.П. под ред. Шишкина Г.Г. ; Энергоатомиздат, 1989 г.

2) Батушев В.А. “ Электронные приборы: учебник для вузов”; М.: Высш.шк., 1980г.

3) Батушев В.А. “ Электронные приборы: учебник для вузов”; М.: Высш.шк., 1969г.

4) Справочник “ Полупроводниковые приборы: транзисторы”; М.: Энергоатомиздат, 1985г.

5) Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам; М.: Энергия, 1976г.

6) Справочник “ Транзисторы для аппаратуры широкого применения ”; М.: Радио и связь, 1981г.