Контрольная работа по "Аналоговой электронике"

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

Томский государственный университет систем

управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Факультет дистанционного обучения (ФДО)

Кафедра Промышленной Электроники (ПрЭ)

Контрольная работа №1

по дисциплине «Аналоговая электроника»

Выполнил:

Студент ФДО гр. з-362П2-1 

Повышев Антон Александрович

________________

08.09.2023

г. Томск, 2023

ЗАДАЧА 1 анализ усилительного каскада на биполярном транзисторе

Задание (вариант 9)

1. Указать способ включения транзистора. Рассчитать координаты точки покоя (напряжение и ток в выходной цепи транзистора до подачи входного сигнала) и их нестабильность в диапазоне температур (20…50) °С.

2. Построить нагрузочные прямые постоянного и переменного тока.

3. Изобразить эквивалентную схему каскада УНЧ для рабочего диапазона частот (области средних частот). Оценить коэффициент усиления по напряжению, входное и выходное сопротивления.

4. Характеристики и параметры транзистора приведены в приложении А.

Решение

Схема анализируемого усилительного каскада приведена на рисунке 1.1.

[pic 1]

Рисунок 1.1 - Схема каскада с общим коллектором

Транзистор включен по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Введем обозначения и поясним назначение элементов схемы:

[pic 2] – сопротивление коллекторной цепи;

[pic 3], [pic 4] – базовые сопротивления, задающие режим работы транзистора по постоянному току;

[pic 5] – сопротивление нагрузки;

[pic 6] – сопротивление эмиттера (стабилизация рабочей точки транзистора);

[pic 7], [pic 8] – разделительные конденсаторы.

Приведём исходные данные:

[pic 9] кОм, [pic 10] кОм – базовые сопротивления;

[pic 11] кОм – сопротивление коллекторной цепи;

[pic 12] кОм – сопротивление эмиттерной цепи;

[pic 13] В – напряжение источника питания;

[pic 14] кОм – сопротивление нагрузки;

[pic 15] – коэффициент усиления транзистора по постоянному току в схеме с ОЭ.

Схема замещения по постоянному току приведена на рисунке 1.2.

[pic 16]

Рисунок 1.2 - Схема замещения каскада с ОК по постоянному току

На постоянном токе сопротивление разделительных конденсаторов [pic 17], [pic 18] и [pic 19] становится равным бесконечности. Транзистор [pic 20] можно представить эквивалентной схемой, приведённой на рисунке 1.2.

Все протекающие токи и вектора падения напряжения приведены на рисунке 1.2.

Уравнения Кирхгофа по напряжению (II закон Кирхгофа):

для коллекторной цепи [pic 21];

для базовой цепи [pic 22].

Определим координаты рабочей точки транзистора [pic 23] и [pic 24]. Для этого запишем систему уравнений, связывающих токи и напряжения транзистора в рабочей точке:

[pic 25], положим [pic 26]; [pic 27] и [pic 28] В. Также при выводе уравнений принято равенство [pic 29], так как [pic 30].

Подставим во 2-е уравнение [pic 31] и решим относительно тока базы.

Ток базы в рабочей точке:

[pic 32] мкА.

Ток коллектора в рабочей точке:

[pic 33] мА.

Напряжение между коллектором и эмиттером [pic 34]:

[pic 35] В.

Сопротивление выходной цепи постоянному току [pic 36] кОм.

Уравнение нагрузочной прямой постоянного тока:

[pic 37].

Прямая проходит через точки: А(6.75 В, 2.75 мА) и Е(15 В, 0 мА).