![](/user_photo/1144_wzNgE.jpg)
Контрольная работа №2
.docМинистерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Факультет непрерывного и дистанционного образования
Кафедра электроники
Контрольная работа №2
По дисциплине
«Электронные приборы»
2011
Задание
1. Провести
инженерный расчет элементов принципиальной
схемы насыщенного ключа на БТ и его
параметров. Исходные данные для расчета
приведены в табл. 1. Для всех вариантов
задания одинаковы следующие исходные
данные: длительность импульса
,
период повторения
,
минимальный уровень входного импульса
.
Амплитуда напряжения входного импульса
определяется величиной порогового
напряжения единицы
.
1.1. Согласно
описанному алгоритму провести расчет
сопротивления резисторов
,
и
принципиальной схемы ключа (см. рис. 1).
1.2. Пользуясь
семействами входных и выходных ВАХ БТ,
построить передаточную характеристику
ключа
.
Определить значения параметров
,
,
,
.
1.3. Рассчитать
параметры быстродействия ключа
,
,
,
.
1.4. Результаты расчета свести в таблицу.
Таблица 1
Исходные данные для расчета
№вар. |
Тип БТ |
В |
В |
кОм |
S |
В |
|
В |
нФ |
||||||||
02 |
КТ337Б |
15 |
3 |
5,0 |
5 |
10 |
1 |
6 |
0,2 |
Решение
-
Произведём расчет сопротивлений резисторов R1,R2 и Rк, и принципиальной схемы ключа.
При расчётах обычно принципиальную схему ключа (рис.1,а)
приводят к эквивалентной (рис.1, б), где
Uип экв =UипRн/(Rк+Rн), Rк экв=RкRн/(Rк+Rн)
а б
Рис. 1
Rк и величину Rк экв.
Эквивалентное напряжение источника питания: Uип экв =UипRн /(Rн + Rк);
Максимальное выходное напряжение ключа: Uвых max =Uип экв – IкбоRк экв,
где Rк экв=RкRн/(Rк+Rн);
Отсюда: UипRн /(Rн + Rк)=Uвых max +IкбоRк экв;
После преобразования получаем:
По справочным данным Iкбо =1мкА;
Рассчитываем
значение тока базы
,
соответствующее режиму насыщения, по
формуле:
Эквивалентное напряжение источника питания:
Согласно справочным данным для заданного транзистора Uкэ нас= 0,8 В, а среднее значение коэффициента передачи тока эмиттера h21Э = 70.
Коллекторный ток
БТ в этой точке достигает максимального
значения, которое определяется выражением:
Значение тока базы
при максимальном значении входного
напряжения Uвх
m: Iбm=S×Iбн
= 5×0,7×10-3
=3,5 (мА);
Сопротивление
резистора R1:
Значение сопротивления
резистора R2
определим из выражения для порогового
напряжения нуля. Пороговое напряжение
нуля — значение входного напряжения,
при котором БТ переходит из режима
отсечки в активный режим работы, и
рассчитывается по формуле:
где
— пороговое напряжение база-эмиттер
БТ. Для
кремниевых
транзисторов можно принять
.
Тогда:
-
Пользуясь семействами входных и выходных ВАХ БТ, построим передаточную характеристику ключа
.
Копируем из справочника входные и выходные характеристики заданного транзистора – рис.2.
Рис.2.
На семействе
выходных ВАХ БТ строим нагрузочную
прямую в соответствии с уравнением
.
Нагрузочная прямая пересекает ось абсцисс в точке Uкэ=Uип экв=10В, а ось ординат – в точке, где Iк=Uип экв/Rк экв=10/1666=6 (мА);
По координатам
точек пересечения нагрузочной прямой
с выходными характеристиками,
соответствующими различным значениям
тока базы
,
определяем значения напряжения коллектор
— эмиттер, которое является выходным
.
Далее по входной
характеристике БТ
,
при
для тех же значений тока базы находим
соответствующие напряжения база-эмиттер
,.
Рис. 3.
Входное напряжение рассчитываем согласно выражению
.
Результаты расчётов сводим в таблицу. По известным парам значений напряжения (Uвх ,Uвых) строим передаточную характеристику ключа:
Iб, мкА |
Uбэ, В |
Uвх, В |
Uвых, В |
20 |
0,73 |
1,17 |
7,7 |
40 |
0,75 |
1,22 |
5,7 |
60 |
0,76 |
1,26 |
4 |
80 |
0,77 |
1,3 |
2,7 |
100 |
0,78 |
1,34 |
0,8 |
Форма характеристики
зависит от параметров элементов
электронного ключа. На передаточной
характеристике можно выделить три
характерных участка, которые разграничены
точками, соответствующими входному
пороговому напряжению нуля
и единицы
.
По передаточной характеристике
определяем:
= 1,17 В;
= 7,7 В;
= 1,34 В ;
= 0,8 В.
Полученные значения соответствуют исходным данным и промежуточным результатам, полученным при расчёте элементов принципиальной схемы. Незначительные различия обусловлены погрешностями графоаналитического метода расчёта.
-
Рассчитаем параметры быстродействия ключа
,
,
,
.
Постоянная времени включения определяется
выражением
,
где:
Для заданного транзистора согласно справочным данным
=600
МГц, Сk
= 5 пФ.
Находим:
Тогда:
=
0,27
+ 341 =341,27 нс
Время включения:
Определим
время задержки выключения
.
По
условию
.
Следовательно, запирающий ток базы:
Тогда время задержки выключения:
Время спада рассчитываем по формуле:
Время нарастания коллекторного напряжения:
Результаты расчётов представлены в таблице
Результаты расчёта
R1,кОм |
R2,кОм |
Rк,кОм |
|
|
|
|
|
|
1,43 |
12,9 |
1,7 |
7,7 |
0,8 |
76 |
0,19 |
0,38 |
785,5 |
Таким образом, можно сказать о том, что при уменьшении параметров нагрузки Rн и включении в цепь конденсатора повышаются значения длительности спада и времени рассасывания (времени задержки включения).