Расчёт параметров транзисторов

ДОМАШНЯЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по учебной дисциплине

ОП.02 ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА

 

11.02.09 «Многоканальные телекоммуникационные системы»

11.02.10 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение»

11.02.11 «Сети связи и системы коммутаций»

 

(базовый уровень)

 

 

Форма обучения

заочная

 

 

Хабаровск,

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

Дисциплина ”Электронная техника” занимает особое место в системе подготовки специалистов связи. Знания, умения, навыки, полученные студентами при изучении данной дисциплины, являются основной для успешного усвоения учебного материала большинства спец дисциплин, так рассматриваемые электронные приборы и схемы являются важнейшими элементами любой аппаратуры электросвязи.

Программа дисциплины базируется на знаниях, полученных в курсах “Физика”, “Математика”, ”Теория электрических цепей”.

В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление об электронике и схемотехнике, их роли в современном мире; об истории развитии схемотехники и её элементной базе; знать физические процессы и способы управления потоками заряженных частиц в электронных приборах, а также основные характеристики, особенности и маркировку электронных приборов; уметь рассчитывать параметры и элементы электрических и электронных устройств; измерять характеристики приборов и схем; работать со справочниками по электронным приборам и интегральным схемам.

,

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

 

Общие указания

В соответствие с учебным планом студенты заочного отделения Хабаровского Института Инфокоммуникаций специальностей 11.02.09, 11.02.10, 11.02.11 выполняют одну домашнюю контрольную работу (ДКР). Работа содержит пять задач по первому и второму разделам дисциплины.

Перед решением каждой задачи необходимо изучить рекомендуемый материал учебника [2] и методические указания по соответствующим темам программы, ознакомиться с методической разработкой для выполнения контрольной работы. Ответы на вопросы должны быть конкретными, чёткими и достаточно краткими.

Вариант контрольной работы выбирается по последней цифре шифра.

Внимательно изучите общие указания по оформлению работы. Выполнение этих требований обязательно.

 

Общие указания по оформлению домашних работ

Работа должна быть аккуратно оформлена. При оформлении необходимо придерживаться следующих правил:

контрольная работа выполняется в тетради в клетку, с отчерченными полями, все страницы должны быть пронумерованы снизу, по середине;

последовательность заполнения тетради: условие задачи I – её решение, условие задачи 2 – её решение и т.д.; условие каждой задачи должно быть приведено в работе полностью;

после полной записи условия задачи перед её решением обязательно приводится таблица с исходными данными задачи вашего варианта;

все элементы схем, приводимые в работе, должны вычерчиваться в строгом соответствии с требованиями стандартов (см. Приложение Г);

графики характеристик для решения задач должны быть очень точно вычерчены на бумаге в клетку: для удобства пользования рисунки с графиками должны быть увеличены относительно приведённых в методразработке, в масштабе, удобном для отсчётов; характеристики вычерчиваются тонко заточенным карандашом; не допускается использование фломастеров;

вклеенные в тетрадь рисунки не должны отгибаться, складываться и т.д.; не забывайте обозначать координатные оси, указывая откладываемые величины и единицы их измерения;

под всеми рисунками снизу указывается их название, порядковый номер; все таблицы должны быть пронумерованы; номер таблицы пишется над таблицей слева; нумерация рисунков и таблиц - сквозная;

выбор номинала сопротивления резистора или ёмкости конденсатора производится по таблице В.2. Приложения В данной методической разработки;

формулы, по которым ведётся расчёт, обязательно приводятся в тексте, расчёты должны сопровождаться пояснительным текстом; числовые значения величин следует подставлять в основных единицах (вольт, ампер, фарада, генри, ом и т.д.);

окончательный результат расчёта должен быть вычислен с точностью до трёх значимых цифр (183000, 1,38 или 0,183) и снабжён знаком основной или производной размерности;

после решения последней задачи приводится список использованной литературы.

Поставьте дату и подпись.

Работа высылается на рецензирование в соответствии с учебным графиком.

После получения зачтённой работы вы должны внести исправления в соответствии с рецензией и показать их преподавателю во время экзаменационной сессии, но до экзамена.

Если работа не зачтена, студент выполняет её заново полностью.

 

 

Содержание

 

Контрольные задания………………………………………………………….3

Задача 1. Расчёт параметров диодов………………………………………6

Задача 2. Расчёт параметров биполярных и полевых транзисторов по ВАХ……………………………………………………………………..10

Задача 3. Расчёт резисторного каскада на полевом транзисторе………………………………………………………………...13

Задача 4. Расчёт двухтактного бестрансформаторного каскада……………………………………………………………………...16

Задача 5. Расчёт дифференциального усилителя……………………21

Приложение А Вольт-амперные характеристики диодов……...…………………………………………………………………..25

Приложение Б Вольт-амперные характеристики биполярных

транзисторов…………………………………………………………………..28

Приложение В Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов...32

Приложение Г Условное графическое обозначение элементов…………...34

Список использованных источников………………………………………...35

 

 

 

Задача 1

1. Приведите вольт-амперную характеристику (ВАХ) выпрямительного диода в соответствии с заданным вариантом и определите по ней основные параметры.

Исходные данные приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Исходные данные для расчёта

Вариант
Тип диода	Д7Б	Д2Б	Д10Б	Д219А	Д206	Д11	Д202	Д12А	Д20	Д242

 

Методические рекомендации

по решению задачи 1

 

Перед выполнением задания изучите материал [2], с. 41 – 59.

 

1.1Приводим ВАХ выпрямительного диода в соответствии с заданием из приложения А на рисунке 1.

Рисунок 1 – ВАХ выпрямительного диода

1.2Определим крутизну

 

 

1.3Внутреннее сопротивление переменному току

 

1.4Сопротивление постоянному току

 

 

1.5Сопротивление диода при обратном включении

 

 

1.6Коэффициент выпрямления

 

при U _пр = U _обр = 1 В

 

 

2.Приведите вольт-амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона в соответствии с заданным вариантом, и определите по ней основные параметры.

 

Исходные данные приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Исходные данные для расчёта

Вариант
Тип стабилитрона	Д811	Д814Д	Д815Ж	Д 817Г	Д 818В	КС 156А	КС 168А	КС 213Б	КС 211Д	КС 456А

 

2.1Приводим ВАХ стабилитрона в соответствии с заданием из приложения А на рисунке 2.

Рисунок 2 – ВАХ стабилитрона

 

2.2Напряжение стабилизации (соответствует среднему току стабилизации)

2.3Максимальный ток стабилизации

 

2.4Минимальный ток стабилизации

 

2.5Дифференциальное сопротивление

 

 

2.6Сопротивление постоянному току

 

2.7Температурный коэффициент напряжения

 

 

Принимаем .

 

 

Задача 2

ВАХ выпрямительных диодов

 

 

 

ВАХ стабилитронов

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное)

ДОМАШНЯЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по учебной дисциплине

ОП.02 ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА

 

11.02.09 «Многоканальные телекоммуникационные системы»

11.02.10 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение»

11.02.11 «Сети связи и системы коммутаций»

 

(базовый уровень)

 

 

Форма обучения

заочная

 

 

Хабаровск,

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

Дисциплина ”Электронная техника” занимает особое место в системе подготовки специалистов связи. Знания, умения, навыки, полученные студентами при изучении данной дисциплины, являются основной для успешного усвоения учебного материала большинства спец дисциплин, так рассматриваемые электронные приборы и схемы являются важнейшими элементами любой аппаратуры электросвязи.

Программа дисциплины базируется на знаниях, полученных в курсах “Физика”, “Математика”, ”Теория электрических цепей”.

В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление об электронике и схемотехнике, их роли в современном мире; об истории развитии схемотехники и её элементной базе; знать физические процессы и способы управления потоками заряженных частиц в электронных приборах, а также основные характеристики, особенности и маркировку электронных приборов; уметь рассчитывать параметры и элементы электрических и электронных устройств; измерять характеристики приборов и схем; работать со справочниками по электронным приборам и интегральным схемам.

,

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

 

Общие указания

В соответствие с учебным планом студенты заочного отделения Хабаровского Института Инфокоммуникаций специальностей 11.02.09, 11.02.10, 11.02.11 выполняют одну домашнюю контрольную работу (ДКР). Работа содержит пять задач по первому и второму разделам дисциплины.

Перед решением каждой задачи необходимо изучить рекомендуемый материал учебника [2] и методические указания по соответствующим темам программы, ознакомиться с методической разработкой для выполнения контрольной работы. Ответы на вопросы должны быть конкретными, чёткими и достаточно краткими.

Вариант контрольной работы выбирается по последней цифре шифра.

Внимательно изучите общие указания по оформлению работы. Выполнение этих требований обязательно.

 

Общие указания по оформлению домашних работ

Работа должна быть аккуратно оформлена. При оформлении необходимо придерживаться следующих правил:

контрольная работа выполняется в тетради в клетку, с отчерченными полями, все страницы должны быть пронумерованы снизу, по середине;

последовательность заполнения тетради: условие задачи I – её решение, условие задачи 2 – её решение и т.д.; условие каждой задачи должно быть приведено в работе полностью;

после полной записи условия задачи перед её решением обязательно приводится таблица с исходными данными задачи вашего варианта;

все элементы схем, приводимые в работе, должны вычерчиваться в строгом соответствии с требованиями стандартов (см. Приложение Г);

графики характеристик для решения задач должны быть очень точно вычерчены на бумаге в клетку: для удобства пользования рисунки с графиками должны быть увеличены относительно приведённых в методразработке, в масштабе, удобном для отсчётов; характеристики вычерчиваются тонко заточенным карандашом; не допускается использование фломастеров;

вклеенные в тетрадь рисунки не должны отгибаться, складываться и т.д.; не забывайте обозначать координатные оси, указывая откладываемые величины и единицы их измерения;

под всеми рисунками снизу указывается их название, порядковый номер; все таблицы должны быть пронумерованы; номер таблицы пишется над таблицей слева; нумерация рисунков и таблиц - сквозная;

выбор номинала сопротивления резистора или ёмкости конденсатора производится по таблице В.2. Приложения В данной методической разработки;

формулы, по которым ведётся расчёт, обязательно приводятся в тексте, расчёты должны сопровождаться пояснительным текстом; числовые значения величин следует подставлять в основных единицах (вольт, ампер, фарада, генри, ом и т.д.);

окончательный результат расчёта должен быть вычислен с точностью до трёх значимых цифр (183000, 1,38 или 0,183) и снабжён знаком основной или производной размерности;

после решения последней задачи приводится список использованной литературы.

Поставьте дату и подпись.

Работа высылается на рецензирование в соответствии с учебным графиком.

После получения зачтённой работы вы должны внести исправления в соответствии с рецензией и показать их преподавателю во время экзаменационной сессии, но до экзамена.

Если работа не зачтена, студент выполняет её заново полностью.

 

 

Содержание

 

Контрольные задания………………………………………………………….3

Задача 1. Расчёт параметров диодов………………………………………6

Задача 2. Расчёт параметров биполярных и полевых транзисторов по ВАХ……………………………………………………………………..10

Задача 3. Расчёт резисторного каскада на полевом транзисторе………………………………………………………………...13

Задача 4. Расчёт двухтактного бестрансформаторного каскада……………………………………………………………………...16

Задача 5. Расчёт дифференциального усилителя……………………21

Приложение А Вольт-амперные характеристики диодов……...…………………………………………………………………..25

Приложение Б Вольт-амперные характеристики биполярных

транзисторов…………………………………………………………………..28

Приложение В Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов...32

Приложение Г Условное графическое обозначение элементов…………...34

Список использованных источников………………………………………...35

 

 

 

Задача 1

1. Приведите вольт-амперную характеристику (ВАХ) выпрямительного диода в соответствии с заданным вариантом и определите по ней основные параметры.

Исходные данные приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Исходные данные для расчёта

Вариант
Тип диода	Д7Б	Д2Б	Д10Б	Д219А	Д206	Д11	Д202	Д12А	Д20	Д242

 

Методические рекомендации

по решению задачи 1

 

Перед выполнением задания изучите материал [2], с. 41 – 59.

 

1.1Приводим ВАХ выпрямительного диода в соответствии с заданием из приложения А на рисунке 1.

Рисунок 1 – ВАХ выпрямительного диода

1.2Определим крутизну

 

 

1.3Внутреннее сопротивление переменному току

 

1.4Сопротивление постоянному току

 

 

1.5Сопротивление диода при обратном включении

 

 

1.6Коэффициент выпрямления

 

при U _пр = U _обр = 1 В

 

 

2.Приведите вольт-амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона в соответствии с заданным вариантом, и определите по ней основные параметры.

 

Исходные данные приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Исходные данные для расчёта

Вариант
Тип стабилитрона	Д811	Д814Д	Д815Ж	Д 817Г	Д 818В	КС 156А	КС 168А	КС 213Б	КС 211Д	КС 456А

 

2.1Приводим ВАХ стабилитрона в соответствии с заданием из приложения А на рисунке 2.

Рисунок 2 – ВАХ стабилитрона

 

2.2Напряжение стабилизации (соответствует среднему току стабилизации)

2.3Максимальный ток стабилизации

 

2.4Минимальный ток стабилизации

 

2.5Дифференциальное сопротивление

 

 

2.6Сопротивление постоянному току

 

2.7Температурный коэффициент напряжения

 

 

Принимаем .

 

 

Задача 2

Расчёт параметров транзисторов

1.Приведите вольт-амперные характеристики (ВАХ) биполярного транзистора в соответствии с заданным вариантом и определите по ним h-параметры.

 

Исходные данные приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Исходные данные для расчёта

Вариант
Тип транзистора	КТ 814Г	КТ 816Б	КТ 818А	КТ 502А	ГТ 404А	КТ 503А	КТ 808А	КТ 805А	КТ 604Б	ГТ

 

Методические рекомендации

по решению задачи 2

 

Перед выполнением задания изучите материал [2], с. 60 – 119.

 

1.1Приводим ВАХ биполярного транзистора (входные и выходные) в соответствии с заданием из приложения Б на рисунке 3.

Рисунок 3 – ВАХ биполярного транзистора: а) входные ВАХ;

б) выходные ВАХ

1.2Входное дифференциальное сопротивление транзистора:

 

1.3Коэффициент обратной связи по напряжению:

 

1.4Коэффициент усиления по току:

 

1.5Выходная проводимость:

 

2.Приведите вольт-амперные характеристики (ВАХ) полевого транзистора в соответствии с заданным вариантом и определите по ним основные параметры.

 

Исходные данные приведены в таблице 4

 

Таблица 4 – Исходные данные для расчёта

Вариант
Тип транзистора	КП 103И	КП 103К	КП 103Л	КП 103М	КП 201Е	КП 201И	КП 201К	КП 201Л	КП 302А	КП 302Б

 

2.1Приводим выходные ВАХ полевого транзистора в соответствии с заданием из приложения В на рисунке 4.

Рисунок 4 – ВАХ полевого транзистора

2.2 Определим крутизну:

 

2.3Выходное сопротивление:

 

2.4Входное сопротивление:

 

2.5Статический коэффициент усиления:

 

 

Задача 3

 

Расчёт резисторного каскада на полевом транзисторе

Рассчитайте резисторный каскад предварительного усиления гармонических сигналов на полевом транзисторе. Транзистор включён по схеме с общим истоком.

Ответ должен содержать:

а)принципиальную. схему каскада;

б)расчёт режима работы транзистора по постоянному току;

в)расчёт элементов схемы;

г)расчёт коэффициентов усиления каскада и коэффициента частотных искажений.

 

Исходные данные приведены в таблице 5

 

Таблица 5 – Исходные данные для расчёта

Вариант	Тип транзистора	Рекомендуе-мые данные режима работы	Напряже-ние на входе следую-щего каскада Uвх.сл,В	Нижняя частота рабочего диапазо-на fн,Гц	Верхняя частота рабочего диапазо-на fв,кГц	Емкость,на- гружающая каскад C0, пф	Крутизна S
Uзи0,В	Uси0,В
	КП302Б	-1		0,7
	КП103Л			0,4
	КП201К	0,5		0,6				1,4
	КП302А	-0,5		0,5
	КП201И	0,4		0,3				0,8
	КП103И	0,5		0,45
	КП103К	0,1		0,55				2,5
	КП103М			0,35				3,5
	КП201Е	-0,2		0,5				0,4
	КП201Л	0,5		0,5				1,8

 

 

Принципиальная схема каскада приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Принципиальная схема резисторного каскада

Методические рекомендации

по решению задачи 3

 

Перед выполнением задания изучите материал [2], с. 297 – 310.

 

1 Приводим принципиальную схему каскада (рисунок 5).

2 Запишем исходные данные в соответствии со своим вариантом

3 Произведём расчёт резисторного каскада:

3.1 Напряжение источника питания

 

 

3.2 По стоковым характеристикам транзистора из приложения Б определим I_c0 по заданным U_cи0 и U_зи0

 

3.3 Сопротивление в истоковой цепи

 

 

Принимаем стандартное значение

 

3.4 Сопротивление нагрузки в цепи стока

 

Принимаем стандартное значение

 

3.5 Сопротивление развязывающего фильтра

 

где

 

Принимаем стандартное значение

3.6 Ёмкость разделительного конденсатора

 

 

Принимаем стандартное значение Ср

3.7 Ёмкость блокировочного конденсатора

 

 

Принимаем стандартное значение С_и

 

3.8 Ёмкость фильтра принимаем равной С_и, С_Ф = С_и

 

3.9 Сопротивление на затворе Rз принимаем от 300 до 500 кОм и определяем падение напряжения на этом сопротивлении

 

 

где - постоянный ток затвора, принимаем равным 1 нА.

 

3.10 Коэффициент усиления на средних частотах

 

 

3.11 Коэффициент частотных искажений в области верхних частот

 

 

Задача 4

 

Расчёт двухтактного бестрансформаторного каскада.

 

Рассчитайте двух тактный бестрансформаторный каскад мощного усиления гармонических сигналов на комплементарной паре транзисторов. Транзисторы включены по схеме с общим коллектором.

Ответ должен содержать:

а)принципиальную. схему каскада;

б)расчёт отдаваемой каскадом мощности и входной мощности сигнала;

в)расчёт элементов схемы;

г)расчёт оптимального режима работы транзистора

 

Исходные данные для расчёта приведены в таблице 6

 

Таблица 6 – Исходные данные для расчёта

Номер варианта	Типы транзисторов	Мощность сигнала Рн, Вт	Сопротивление нагрузки Rн, Ом	Напряжение источника Е, В
	КТ814Г, КТ815Г
	КТ818В, КТ 819В
	КТ816Б, КТ817Б
	КТ814В, КТ815В
	КТ818А, КТ819А
	КТ818Г, КТ819Г
	КТ816А, КТ817А
	КТ814Г, КТ815Г
	КТ816Г, КТ817Г
	КТ818Б, КТ819Б

 

Принципиальная схема каскада приведена на рисунке 6

Рисунок 6 – Принципиальная схема двухтактного каскада.

Методические рекомендации

по решению задачи 4

Изучите материал по учебнику [2] с. 330 – 335.

 

1 Приводим схему заданного каскада (рисунок 6)

2 Приводим выходные и входную характеристики заданного транзистора из приложения Б.

 

а б

Рисунок 7 – Выходные (а) и входная (б) характеристики транзисторов

 

 

3 Произведём расчёт бестрансформаторного каскада:

3.1 Мощность, которую должны обеспечить транзисторы обоих плеч каскада с учётом потерь в цепях эмиттеров

 

 

3.2 Максимальный ток коллектора

 

 

3.3 Напряжение в точке покоя

 

3.4 Коллекторный ток при U_кэ=0

 

 

3.5 Построим нагрузочную прямую по двум точкам (см. рисунок 7):

 

А – ,

В –

 

. Определим из построений: U_ост =

 

3.6 Амплитуда выходного напряжения

 

3.7 Отдаваемая каскадом мощность

 

 

3.8 Допустимый ток коллектора в точке покоя

 

 

3.9 Определим из построений (рисунок 6.2) I_бmax= и I_б0 =, затем отметим их на входной характеристике.

3.10 По входной характеристике определим U_бэ0=; U _бэmax =.

3.11 Амплитуда тока входного сигнала для одного плеча

 

3.12 Амплитуда напряжения входного сигнала

 

 

3.13 Выпишем значения параметров, определяющие режим работы транзисторов:

U_кэ0 =

I_к0 =

U_бэ0 =

I_б0 =

 

3.14 Сопротивление резисторов эмиттерной стабилизации

 

R 2 = R 3 = 0,05 ·R _н

 

3.15 Мощность, рассеиваемая на этих резисторах

 

3.16 Амплитуда входного напряжения с учётом того, что транзисторы включены по схеме с общим коллектором. Расчёт ведём для одного плеча.

 

3.17 Входная мощность сигнала для одного плеча

 

 

3.18 Входное сопротивление плеча

 

 

3.19 Ёмкость разделительного конденсатора

 

 

где f_н – нижняя предельная частота усиления, принимаем f_н = 50 Гц;

R’ _н– эквивалентное сопротивление нагрузки с учётом выходного сопротивления оконечного каскада, R’ _н =(1,2…1,3) ·R _н.

 

Принимаем стандартное значение C

 

3.20 Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора

 

 

 

 

Задача 5

 

Расчёт дифференциального усилителя.

 

Рассчитайте дифференциальный усилитель малых сигналов на операционном усилителе.

Ответ должен содержать:

а)принципиальную. схему каскада;

б)справочные данные заданного ОУ;

в)расчёт элементов схемы;

г)расчёт допустимой точности используемых в схеме резисторов.

.

Исходные данные для расчёта приведены в таблице 7

 

Таблица 7 – Исходные данные для расчёта

 

Ва-ри-ант	Тип ОУ	Коэффициент усиления сигнала Kuд	Амплитуда входного сигнала Uвхm, мВ	Диапазон температур среды T ,	Внутреннее сопротивление источника сигнала Ro, Ом	Входная ёмкость ОУ, пФ
	К140УД1А
	К140УД2А
	К140УД6
	К140УД7
	К140УД8А
	К140УД8Б
	К140УД9
	К140УД11
	К153УД1А
	К153УД2

 

 

Схема дифференциального усилителя малых сигналов приведена на рисунке 8

 

Рисунок 8 – Принципиальная схема дифференциального усилителя малых сигналов

 

Основные параметры операционных усилителей представлены

в таблице 8.

 

Таблица 8 – Основные параметры операционных усилителей

Тип ОУ	Uип ном, В	Uвх max, В	Uвых max, В	Iвх, мкА ≤	Ку ≥	Uсм, мВ, ≤	∆Iвх, нА, ≤	Косс, дБ ≥	ƒ1, МГц, ≥	Uсм/ T, мкВ/
К140УД1А	±6,3	±1,2	±2,8
К140УД2А	±12,6	±4	±10	0,7
К140УД6	±15	±15	±11	0,1
К140УД7	±15	±12	±10,5	0,4					0,8
К140УД8А	±15	±10	±10	0,0002			0,1
К140УД8Б	±15	±10	±10	0,0002			0,5
К140УД9	±12,6	±4	±10	0,35
К140УД11	±15	±15	±12	0,5
К153УД1А	±15	±5	±10	1,5		7,5
К153УД2	±15	±15	±10	1,5

 

Методические рекомендации

по решению задачи 5

Изучите материал по учебнику [2] с336 – 344.

 

 

1 Приведём исходные данные в соответствии со своим вариантом

2 Начертим схему рассчитываемого каскада,

3 Выпишем справочные данные заданного ОУ,

4 Рассчитаем схему дифференциал