Сквозная характеристика транзистора

Графоаналитическим методом определим максимальную амплитуду входного сигнала U_вхн, при условии получения минимальных нелинейных искажений и максимального значения U_вхн. Отсюда U_вхн =0,13 В.

Определение динамических параметров усилительного каскада

Динамические параметры усилительного каскада определяются для двух величин амплитуды входного сигнала U_вх: U_вхн и U_вхн/2.

1.) Коэффициент усиления по напряжению, К_u (отношение установившегося значения напряжения сигнала на выходе усилителя к напряжению сигнала на его входе) определим по формуле

где значение берем на выходной характеристике вблизи рабочей точки;

1.1) для U_вхн:

где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным 2U_вхн;

1.2.) для U_вхн/2:

где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным U_вхн.

2.) Коэффициент усиления по току К_i (отношение установившегося значения тока сигнала в нагрузку к току сигнала на входе) определим по формуле

где значение , берем на выходных характеристиках вблизи рабочей точки;

2.1) для U_вхн:

где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным 2U_вхн;

2.2.) для U_вхн/2:

где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным U_вхн;

3.) Коэффициент усиления по мощности определим по формуле

3.1) для U_вхн:

3.2) для U_вхн/2:

4.) Коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник).

Нелинейные искажения - это изменения формы колебания, обусловленные кривизной характеристик транзисторов, диодов, магнитопроводов, полупроводниковых конденсаторов, микросхем и др. элементов. Параметры нелинейных элементов зависят от воздействующего на них тока или напряжения. Отличительным признаком нелинейных искажений является то, что им подвержено даже гармоническое колебание. На этом основана их простейшая количественная оценка с помощью коэффициента гармоник. Если на вход усилителя подать чисто гармоническое напряжение, то на выходе получим не только его первую гармонику, но и высшие.

Коэффициентом гармоник называется отношение эффективного (действующего), значения суммы высших гармоник выходного напряжения к эффективному значению первой его гармоники, вычисляется по формуле.

где - действующие напряжения отдельных гармоник выходного напряжения.

Этот коэффициент можно определить по сквозной характеристике (метод Клина), который позволяет учесть влияние второй и третьей гармоники выходного сигнала по формуле:

где - коэффициенты второй и третьей гармоники, определяются графически.

Для этого на сквозной характеристике, отмечают пять точек, соответствующих: точке покоя, наибольшей амплитуде входного сигнала, половине наибольшей амплитуды сигнала (с учетом обеих полуволн). Значения переменных а, b и с определяются графически.

Заключение

В ходе курсовой работы изучены характеристики и параметры биполярного транзистора, схема включения транзистора в качестве активного элемента усилителя, схема замещения транзистора и ее параметры. Рассчитаны динамические параметры каскада для двух значений амплитуды входного сигнала. Выяснено, что коэффициенты гармоник и степень нелинейных искажений существенно зависят от амплитуды входного сигнала (при уменьшении амплитуды искажения уменьшаются).

Принципиальная электрическая схема проектируемого усилительного каскада приведена далее.

Список литературы

1. Елфимов В.И., Устыленко Н.С. Электронные твердотельные приборы и микроэлектроника. Методические указания к выполнению курсовой работы. Екатеринбург: УрКСИ, 1998.

2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник. / Под ред. Б. Л. Перельмана. М.: Радио и связь, 1982.

3. Цыкин А.В. Электронные усилители. Учеб. пособие для техникумов связи, 2-е изд., доп. и перераб. М.: Радио и связь, 1982.

4. Павлов В. Н., Ногин В. Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств.: М.: Горячая линия – Телеком, 2005