«расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе, выполненного по схеме с общим эмиттером»

Ташкентский университет информационных технологий
имени Мухаммада ал-Хоразмий
Кафедра электроники и радиотехники


Самостоятельная работа №1
по дисциплине «Электроника и схемы 2»
Тема: «РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ, ВЫПОЛНЕННОГО ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ»

Выполнил: __ (Ф.И.О)_________

Группа: ______ (№ группы) ____
Проверил: Наркулов Х.Ю.
Ташкент-2021


Цель работы: закрепить практические навыки расчета и измерения технических характеристик усилительных каскадов путем расчета усилительного каскада на биполярном транзисторе 2N2369A, выполненном по схеме с общим эмиттером

Исходные данные:

Вариант	Тип транзистора	Ток покоя базы Iбп, мкА	Напряжение питания Ек, В	Коллекторное сопротивление Rк, Ом	Нижняя граничная частота усиления fН, Гц
ххххх	2N2369A	50	5	620	100

1. Расчёт параметров транзистора2N2369A

1.1 Построение семейства статических входных и выходных характеристик транзистора 2N2369A, соответствующих схеме с ОЭ.

Снятие семейства входных характеристик транзистора 2N2369A, соответствующих схеме с ОЭ I_б = f(U_бэ) при U_кэ = 0 В и U_кэ = 10 В.

Для этого собрали схему рис. 1 для измерения параметров транзистора.



Рис. 1. Снятие семейства входных характеристик транзистора

Полученные значения I_Б и U_БЭ сведем в таблицу 1. По ним построим семейство статических входных характеристик транзистора 2N2369A.

Таблица 1.

Семейство статических входных характеристик транзистора 2N2369A соответствующих схеме с ОЭ I_б = f(U_бэ) при U_кэ = 0 В и U_кэ = 10 В.

UКЭ=0В		UКЭ=10В
IБ, мкА	UБЭ, мВ	IБ, мкА	UБЭ, мВ
25	475	25	686
50	495	50	716
75	507	75	733
100	516	100	745
125	523	125	754
150	529	150	761
175	534	175	767
200	538	200	773
250	545	250	781
300	551	300	789
350	557	350	795
400	562	400	800

По соответствующим данным построим график I_б = f(U_бэ) входных характеристик транзистора (Рис.2).

Рис.2. График I_б = f(U_бэ) входных характеристик транзистора2N2369A

Снятие семейства выходных характеристик транзистора, соответствующих схеме с ОЭ I_к = f(U_кэ) при I_б = const.

Для этого соберем схему 2для измерения параметров транзистора.



Ib = const

Рис.3. Снятие семейства выходных характеристик транзистора

Полученные значения тока коллектора транзистора I_к и напряжения между коллектором и эмиттером транзистора U_кэ при постоянном значении тока базы I_б = 25 мкА; I_б = 50 мкА; I_б = 75 мкА; I_б = 100 мкА; I_б = 125 мкА; I_б = 150 мкА сведем в таблицу 2. По ним построим семейство статических входных характеристик I_к = f(U_кэ) при I_б = const транзистора 2N2369A.

Таблица 2.

Семейство статических выходных характеристик транзистора 2N2369A соответствующих схеме с ОЭ I_к = f(U_кэ) при I_б = const.

UКЭ	IКпри IБ=25 мкА	IКпри IБ=50мкА	IКпри IБ=75 мкА	IКпри IБ=100мкА	IКпри IБ=125 мкА	IКпри IБ=150мкА
0	-0,2609	-0,052726	-0,07986	-0,106091	-0,132894	-0,159651
0,5	2,307	5,440	8,310	10,91	13,296	15,496
1,0	2,313	5,456	8,335	10,943	13,337	15,545
2,0	2,327	5,489	8,385	11,009	13,418	15,639
3,0	2,341	5,522	8,436	11,084	13,499	15,733
4,0	2,362	5,554	8,487	11,152	13,58	15,827
5,0	2,379	5,588	8,540	11,218	13,662	15,922
6,0	2,394	5,618	8,588	11,284	13,743	16,017
7,0	2,407	5,654	8,637	11,35	13,824	16,112
8,0	2,421	5,687	8,693	11,418	13,906	16,207
9,0	2,434	5,720	8,741	11,484	13,985	16,3
10	2,450	5,752	8,789	11,552	14,067	16,396
15	2,517	5,919	9,043	11,884	14,472	16,868
20	2,590	6,086	9,307	12,218	14,882	17,344

По соответствующим данным построим график I_к = f(U_кэ) выходных характеристик транзистора (Рис.4).



Рис.4. ГрафикI_к = f(U_кэ) выходных характеристик транзистора2N2369A
1.2 Определение h – параметров транзистора 2N2369A графическим путём с помощью полученных вольтамперных характеристик транзистора для схемы с общим эмиттером.

О пределим параметр h_11э из семейства входных характеристик транзистора 2N2369AI_б = f(U_бэ), полученных в пункте 1.1.1. По заданному току базы покоя I_бп=50 мкА, который определяет статический режим работы транзистора, на входной характеристике, соответствующей U_кэ=10 В, найдем рабочую точку "А", соответствующую этому току. Координаты точки "А": I_бп=50 мкА, U_бэп=716 мВ. Выберем вблизи рабочей точки "А" две вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и определим приращение тока базы ΔI_б и напряжения ΔU_бэ, по которым найдем дифференциальное сопротивление по формуле:

Из рис.5 получим, что I_б1=25 мкА, I_б2=75 мкА, U_бэ1=686 мВ, U_бэ2=733мВ. Тогда h_11эопределится:




Рис.5.Графическое определение параметра h_11э
Определим параметр h_12э из семейства входных характеристик транзистора 2N2369AI_б = f(U_бэ), полученных в пункте 1.1.1. Для этого из рабочей точки "А" проведем горизонтальную линию до пересечения с характеристикой, снятой при U_кэ=0В. Приращение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 2N2369A определим по формуле:

ΔU_кэ= U_кэ2 – U_кэ1=10В – 0В=10В

Этому приращению ΔU_кэ соответствует приращение напряжения между базой и эмиттером транзистора:

ΔU_бэ= U_бэп4 – U_бэ3=716мВ – 495мВ=221мВ

Рис.6.Графическое определение параметра h_12э

Параметр h_12э определим из формулы:

Определим параметр h_21э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2369AI_к = f(U_кэ) при I_б = const. Найдем рабочую точку "А" на выходных характеристиках транзистора как точку пересечения прямой нагрузки (Е_к = 5В, R_к = 620 Ом) с выходной ветвью ВАХ для I_бп = 50 мкА.

По оси токов I_к откладываем значение Е_к/ R_к = 8,06 мА
По оси напряжения U_кэ откладываем Е_к = 5В



Рис.7. Графическое определение параметра h_21э

Получаем следующие координаты рабочей точки "А": I_кп =5,5 мА, U_кэ=1,6В. Проведем из рабочей точки вертикальную прямую до пересечения с ветвями ВАХ при I_б1 = 25 мкА и I_б3 = 75 мкА. Рассчитаем приращение тока базы ΔI_б, взятого вблизи заданного значения тока базы I_бп, по формуле:

ΔI_б = I_б3 – I_б1=75 мкА – 25 мкА=50мкА

Приращению ΔI_б будет соответствовать приращение коллекторного тока, которое можно вычислить по формуле:

ΔI_к = I_к2 – I_к1=8,4 мА –2,4 мА = 6 мА

Параметр h_21э определим из формулы:

Определим параметр h_22э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2369AI_к = f(U_кэ)при I_б = 50 мкА. Для этого на ветви характеристики при I_бп = 50 мкА вблизи рабочей точки "А" выберем две вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и определим приращение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора:

Рис.8. Графический способ нахождения параметра h_22э

ΔU_кэ=U_кэ2 – U_кэ1=2,84В – 0,84В = 2 В

U_кэ вызывает приращение коллекторного тока:

ΔI_к=I_к4 –I_к3=5,5мА – 5,45мА = 0,05 мА

Тогда параметр h_22э будет равен:

1.3 Найдем входное и выходное сопротивление транзистора 2N2369A по формулам:

1.4 Определим коэффициент передачи по току транзистора 2N2369A β

2. Расчет параметров элементов усилительного каскада с ОЭ

Рис.9.Схема усилительного каскада с ОЭ