2
1
Министерство науки и высшего образования РФ
РГРТУ
Кафедра САПР ВС
Курсовая работа
по дисциплине: «Электроника и электротехника»
на тему:
«Проектирование усилительного каскада с распределённой нагрузкой»
Выполнил: ст.гр.7410
Кожиков В.Ю.
Проверил:
д.т.н. профессор Перепёлкин Д.А.
Рязань 2019
Оглавление:
Введение
Анализ задания
1. Расчёт схемы по постоянному току
2. Расчёт h-параметров схемы
3. Математические модели компонентов схемы
4. Разработка математической модели схемы
5. Топологическое описание схемы
6. Моделирование усилительного каскада
7. Вывод
8. Список литературы
эмиттер нагрузка усилитель транзистор
Введение
В современной электронике все большая роль отводится использованию достижений цифровой и (в несколько меньшей мере) аналоговой микросхемотехники. Устройства на микросхемах (более того, иногда только на микросхемах) стали проникать даже в те области, где ранее никому не приходило в голову их использовать из-за явно большей себестоимости по сравнению с простейшими транзисторными цепочками (различные датчики, игрушки, бытовые и промышленные индикаторы и сигнализаторы и т.п.). Несмотря на это все еще остаются сферы, где применение дискретных элементов по-прежнему популярно, а иногда и неизбежно. Кроме того, знание способов включения и режимов работы транзисторов, а также методик построения и анализа транзисторных схем является обязательным для любого инженера - электронщика, даже если ему и не приходится в реальной жизни проектировать схемы на дискретных элементах (ведь современные микросхемы -- суть транзисторные схемы, помещенные в один общий корпус с внешними выводами).
Усилители - это устройства, усиливающие входной сигнал по току, напряжению и мощности.
Каскад усиления -- это ступень усилителя, которая содержит один или несколько усилительных элементов, цепи нагрузки и связи с предыдущими или последующими ступенями. В качестве усилительных элементов обычно используются электронные лампы или транзисторы (биполярные, полевые). В случае с биполярным транзистором, имеет значение, как он подключен, так как различаются каскады с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Каскад с общим эмиттером -- наиболее распространённый способ включения, позволяет усиливать сигнал по току и напряжению одновременно, сдвигает фазу на 180°, то есть является инвертирующим.
1. Расчёт схемы по постоянному току
Рис.1 - Схема.
(2.1)
Для транзистора КТ 602А:
Рассмотрим 2 случая:
1 случай: Если , то
(2.2)
Подставив значения, получим:
2 случай: Если ,то
(2.3)
(2.4)
Соединив две точки на выходной ВАХ получим нагрузочную прямую.
Из выходной ВАХ получаем:
(2.5)
(2.6)
Из входной ВАХ получаем:
(2.7)
(2.8)
Найдём напряжение первого транзистора КТ 602А:
(2.9)
; (2.10)
(2.11)
(2.12)
Из входного Ваха определяем:
(2.13)
2. Расчёт h-параметров схемы
Рис.2 - Эквивалентная схема.
Эквивалентная схема биполярного транзистора
Расчетh-параметров биполярного транзистора КТ 602А:
1.Входное дифференциальное сопротивление
(3.1)
2. Коэффициент обратной передачи
(3.2)
3.Коэффициент передачи по току
(3.3)
4. Выходная дифференциальная проводимость
; (3.4)
5. Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода
(3.5)
6. Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода
(3.6)
7.Объёмное сопротивление базы
(3.7)
Расчет h-параметров биполярного транзистора КТ315А:
1.Входное дифференциальное сопротивление
(3.8)
2. Коэффициент обратной передачи
(3.9)
3.Коэффициент передачи по току
(3.10)
4. Выходная дифференциальная проводимость
(3.11)
5. Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода
(3.12)
6. Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода
(3.13)
7.Объёмное сопротивление базы
(3.14)
3. Математические модели компонентов схемы
Математическая модель сопротивления:
Модифицированная модель Молла - Эберса
(4.4)
(4.5)
(4.6)
(4.7)
ёмкости переходов
объёмные сопротивления областей эмиттера и коллектора
объёмное сопротивление базы, независящее от тока базы.
4. Разработка математической модели схемы
По результатам анализа по постоянному току и завершении идентификационных процедур ММК составляется эквивалентная схема замещения анализируемого каскада. Она представляет собой совокупность двухполюсников, параметры которых теперь известны.
Рис.3 Мат.модель УК
5. Топологическое описание схемы
Рис.4 - Граф схемы
Рис.5 - Дерево схемы
6. Моделирование усилительного каскада
Рис.4 -Схема каскада.
Рис.5 -Анализ каскада по постоянному току
Рис.6 -Временной анализ каскада.
Рис.7 - АЧХ и ФЧХ каскада.
7.Вывод
В данной курсовой я рассмотрел схему с общим эмиттером. Произвел расчеты по нахождению статической линии нагрузки и рабочей точки транзистора КТ602А. Нашелh-параметры данного транзистора.
8. Список литературы:
1.Перепелкин Д.А. Схемотехника усилительных устройств. Учебное пособие для вузов - 2-е изд., испр. иперераб. - М.: Горячая линия - Телеком, 2014. - 238с: ил.
2.Родюков М.С., Коновалов Н.Н. Электроника. Расчёт усилительного каскада с общим эмиттером: методические указания по выполнению домашней работы, 2-е изд., испр. - М.: МГУПИ, 2011г. 48с.
3.Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное пособие для приборостроения спец. ВУЗов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высш. шк. 1991. 662с.