Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ҞҪҴҽҵӆҼүҼ ҺҪҮҲҸҼүҿҷҲҴҲ Ҳ ӇҵүҴҼҺҸҷҲҴҲ Кафедра ӇҵүҴҼҺҸҷҲҴҲ Дисциплина: Основы Радиоэлектроники
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1
Студент: гр. 990241 Петушок И.М. Руководитель: преподаватель ϘүҵӆҷҲҴҸҬ ώ ό.
Минск
2021
1
Задача №1
Пользуясь справочными данными, приведите семейство входных и выходных характеристик БТ с ОЭ. В качестве независимых переменных используйте входное и выходное напряжение. Тип транзистора выберите в соответствии с шифром. Поясните поведение входных и выходных характеристик транзистора.
По справочнику установите максимально допустимые параметры БТ: постоянный ток коллектора IK max;напряжение коллектор-эмиттер UKЭmax;мощность рассеиваемую коллектором
транзистора PK max . На семейство выходных характеристик нанести границы области
допустимых режимов работы.
Задайтесь положением рабочей точки и, пользуясь характеристиками, рассчитайте для нее значение h-параметров БТ. На основании полученных числовых значений параметров рассчитайте параметры Т-образной эквивалентной схемы транзистора и изобразите ее.
Исходные данные: КТ3127А, IK max 20(мА); UKЭmax 20(В); PK max 100(мВт)
Решение
Статические ВАХ БТ позволяют определить дифференциальные параметры транзистора. Для описания свойств транзистора по переменному току используется система дифференциальных h-параметров, которая представляется следующими уравнениями:
dU1 h11dI1 h12dU2
dI2 h21dI1 h22dU2
Для нахождения h-параметров по статическим характеристикам дифференциалы заменим конечными приращениями и получим выражения, позволяющие определить физический смысл h-параметров
h |
|
U1 |
- входное сопротивление в режиме короткого замыкания на выходе; |
||||||
11 |
|
|
I |
1 |
|
U2 const |
|||
|
|
|
|
|
|||||
h |
|
U1 |
|
- коэффициент обратной связи по напряжению в режиме холостого хода |
|||||
|
|||||||||
|
|
|
|||||||
12 |
|
|
U |
2 |
|
I1 const |
|||
по ходу; |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
h |
|
I2 |
|
|
|
|
- коэффициент передачи по току в режиме короткого замыкания на выходе; |
||
|
|
|
|
||||||
21 |
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
U2 const |
||||
|
|
|
|
||||||
h |
|
|
I2 |
- выходная проводимость в режиме холостого хода по входу. |
|||||
|
|
||||||||
22 |
|
|
U |
2 |
|
I1 const |
|||
|
|
|
|
|
|||||
Зададим рабочую точку А: UKЭ0 7(В);IK0 4.5(мА).
Для расчета h-параметров используем семейства входных и выходных характеристик БТ. Для определения дифференциальных параметров h11Э и h12Э в заданной рабочей точке А
(UБЭ0,IБ0,UKЭ0 ) на линейном участке семейства входных характеристик выполним построения, как показано на рис. 1,а.
2
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
КЭ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
КЭ |
|
IК |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
IБ |
|
|
|
|
|
|
IKIV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
IК0 |
|
|
|
|
А |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
IБ0 |
|
|
А |
|
|
|
IК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
IБ |
|
|
|
|
|
|
IК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
U |
U |
КЭ0 |
U |
||
|
|
|
|
|
|
|
БЭ |
|
|
КЭ |
|
|
КЭ |
||
|
|
а |
|
|
|
UБЭ0 |
|
|
|
|
|
|
б |
||
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1
Найденные приращения токов и напряжений позволяют определить искомые параметры:
h |
|
|
U |
БЭ |
|
|
|
|
U |
U |
|
|
|
|
|
|
0.76 0.7 |
300(Ом) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
БЭ |
|
БЭ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(0.25 0.05) 10 3 |
|||||||||||
11Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Б |
|
UKЭ const |
|
U |
Б |
|
Б |
|
|
UKЭ const |
|
|
|
|
|
|
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
0.76 |
0.75 |
|
|
||||||
h |
|
|
|
|
|
|
|
БЭ0 |
|
|
|
|
1.67 10 |
3. |
|||||||||||
Э |
|
БЭ |
|
|
|
|
|
БЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
U |
|
|
|
U |
|
U |
|
|
|
|
10 4 |
||||||||||||||
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
КЭ |
|
|
IБ const |
|
|
|
КЭ |
|
КЭ |
|
|
IБ const |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Параметры h21Э и h22Э |
определяем по семейству выходных характеристик. В окрестности |
||||||||||||||||||||||||
точки A(IК0,UКЭ0,IБ0), соответствующей точке А на семействе входных характеристик,
выполним построения как показано на рис. 1,б. Найденные приращения токов и напряжений позволяют определить искомые параметры:
h |
|
|
IК |
|
|
|
|
|
|
|
IК IК |
|
|
|
|
|
7 4 |
|
15 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.25 0.05 |
|
|||||||||||||
21Э |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Б |
|
UБЭ const |
|
|
|
Б |
Б |
|
UБЭ const |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
I |
К |
|
|
|
|
|
|
I |
IV I |
|
|
|
(5 4) 10 |
3 |
|
|||||||
h |
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
К |
|
|
|
|
|
|
0.17 10 3 |
(См). |
||||
U |
|
U U |
|
|
10 |
4 |
|||||||||||||||||||
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
КЭ |
|
IБ const |
|
|
|
|
КЭ |
|
КЭ |
|
IБ const |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Коэффициент обратной связи по напряжению h12Э имеет очень малую величину
(10 4...10 3), поэтомудля его вычисления рассчитаем параметры Т-образной эквивалентной схемы БТ.(рис. 1.5)
3
Рис. 1.5
Значение параметров эквивалентной схему БТ находим с использованием известных h- параметров.
r |
h12Э |
,r |
* |
|
|
|
1 |
|
, h |
,r h |
(1 h |
)r |
|
|
||||||||||
h |
|
|
|
h |
|
|
|
|
||||||||||||||||
Э |
|
|
|
K |
|
|
|
|
Э |
|
21Э |
б |
11Э |
21Э |
Э |
|
|
|||||||
|
|
|
22Э |
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для начала вычислим дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода |
||||||||||||||||||||||||
r |
|
|
T |
, где |
|
|
kT - тепловой потенциал, равный 26 мВ при T 300K ; I |
Э0 |
- ток |
|||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Э |
|
|
IЭ0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
q |
|
|
|
|
|
||||
эмиттера БТ в рабочей точке (принимаемIЭ0 IK0 ). |
|
|
||||||||||||||||||||||
r |
|
0.026 |
|
|
|
0.026 |
|
5.78(Ом) |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
4.5 10 3 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
Э |
|
|
IЭ0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Определяем r* |
и |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
r* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5880(Ом) |
|
|
|
|
||||||
|
h |
|
|
0.17 10 3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
22Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h21Э 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
rб h11Э (1 h21Э )rЭ |
|
300 (1 15) 5.78 208(Ом) |
|
|
||||||||||||||||||||
Находим коэффициент обратной связи по напряжению |
|
|
||||||||||||||||||||||
h |
Э |
r |
h |
|
|
Э |
5.78 0.17 10 3 |
9.83 10 4 . |
|
|
|
|||||||||||||
12 |
|
Э |
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Область допустимых режимов на семействе выходных характеристик БТ, представленная на рис. 2 определяется его максимально допустимыми параметрами:
IK max 20(мА)- постоянный ток коллектора;
UKЭmax 20(В)- постоянное напряжение коллектор-эмиттер;
PK max 100(мВт)- постоянная рассеиваемая мощность коллектора.
Рис. 2
4
Задача № 2
Рассчитайте модуль |
|
h |
|
и фазу |
|
коэффициента передачи по току БТ в схеме с ОЭ на |
|
|
|||||
|
|
21э |
|
|
h21э |
|
частоте f. В качестве исходных данных используйте заданные в таблице значения предельной частоты коэффициента передачи по току в схеме с ОБ fh21б , статический коэффициент передачи
по токув схеме с ОБ и частоты f .
Исходные данные:
f h21б 14(МГц); f 50(кГц) 0.983
Решение
На высоких частотах возникает фазовый сдвиг между входным и выходным токами БТ, обусловленный конечным временем пролета носителей от эмиттера к коллекторуи наличием емкостей переходов БТ. Это приводит к комплексному характеру коэффициентов передачи по токуи их частотной зависимости
h |
(f ) |
|
h |
(f ) |
|
ej h21б ( f ) |
и h |
(f ) |
|
h |
(f ) |
|
ej h21э( f ) |
|
|
|
|
||||||||||
21б |
|
|
21б |
|
|
|
21э |
|
|
21э |
|
|
|
Частотные зависимости модуля и фазы коэффициентов передачи по току характеризуются выражениями:
|
h21б (f ) |
|
|
|
|
|
; h |
|
arctg(f / fh |
); |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1 (f / fh |
)2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
21б |
21б |
||||
|
|
|
|
|
|
|
21б |
|
|
|
|
||
|
h21э(f ) |
|
|
|
|
|
|
; h |
|
arctg(f / fh |
), |
||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 (f / fh |
)2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
э |
21 |
э |
||
|
|
|
|
|
|
|
21 |
э |
|
|
|
|
|
где , - статические коэффициенты передачи по току БТ для включения с ОБ и ОЭ, соответственно; h21б (f ),h21э(f )- предельные частоты коэффициентов передачи по току для
схемы с ОБ и ОЭ, соответственно.
Причем связь между этими частотами определяется выражением
fh21э fh21б /(1 ).
Определим статический коэффициент передачи по токудля включения с ОЭ:
|
|
|
0.983 |
57.82 |
|
1 |
1 0.983 |
||||
|
|
|
Тогда предельная частота коэффициента передачи по токудля включения с ОЭ
fh |
|
fh21б |
|
14 106 |
2.38 10 |
5 |
|
(1 |
) |
1 57.82 |
|
||||
21 |
э |
|
|
|
|||
Модуль коэффициента передачи по токув схеме с ОЭ будет равен:
|
h21э |
|
|
|
|
|
|
|
|
57.82 |
|
0.96 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1 (f / fh |
э |
)2 |
|
|
3 |
2 |
||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
21 |
1 |
|
10 50 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.38 10 |
|
|
Фаза коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ:
|
|
|
arctg f / f |
|
|
arctg |
|
3 |
|
|
|
|
h21 |
|
h21 |
|
|
10 50 |
|
|
11.86 |
||
э |
э |
|
|
||||||||
|
|
|
|
2.38 10 |
5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5