12. Индивидуальное (домашнее) задание № 4

Тема: «Теоретический анализ базовых каскадов интегральной схемотехники»

Литература:

1. Остапенко Г.С. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1989. – 400с.

2. Остапенко А.Г. Анализ и синтез линейных радиоэлектронных цепей с помощью графов. Аналоговые и цифровые фильтры. – М.: Радио и связь, 1985. – 280 с.

3. Остапенко А.Г., Богданов В.И., Сушков А.Б. Расчёт усилителей аналоговых сигналов с помощью ЭВМ. М.У. Воронеж: ВГТУ, 1996. – 46 с. . (Библиотечный номер 50 – 96).

4. Воробиенко П.П. Теория линейных электрических цепей. Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1989. = 328 с.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Найти передаточную функцию и построить АЧХ заданного базового интегрального каскада при взятых произвольно его параметрах.

Выбор схемы определяется аналогично заданию № 3 по выражению

№ = Остаток (Ч +А+Р+N +S) / 18 + 1 (1)

для S – чётных из табл. П4.1 при ARC цепи с Q_П  2 из 4 на с. 297 – 300 и

№ = Остаток (Ч +А+Р+N +S) / 22  + 1 (2)

для S – нечётных из табл. 2.1 (задание 1) и Рис. 2.15 из 3 на с. 25.

66

Методические указания

1. Ознакомиться с методом нахождения передаточных функций базовых интегральных каскадов по материалам, изложенных на с. 4 – 25 в 3 или с. 37 – 43, 52 – 56.

2. Выбрать на основании выражений (2) или (3) исследуемый базовый интегральный аналоговый базовый блок.

3. Используя методику анализа согласно п.1, перейти от схемы блока к его графу.

4. Используя граф блока, найти его передаточную функцию в плоскости Р.

5. 5. Перейти от переменной Р к комплексной АЧХ (Р = J;  = 2f).

6. Найти модуль комплексного коэффициента передачи.

7. Задаться численными данными элементов блока и построить его АЧХ.

8. Используя программу EWB (или аналогичную), провести моделирование исследуемого блока и с помощью BODE PLOTTERA (построителя АЧХ) подтвердить теоретический расчёт.

9. Подготовить отчёт но пунктам 1 – 8 и сдать его на проверку.

Время выполнения задания № 4 с 31 по 37 недели. Сдача на проверку – 38 неделя

13. Справочный материал

СВЯЗЬ МЕЖДУ ОБОБЩЁННЫМИ (ВНЕШНИМИ) И ФИЗИЧЕСКИМИ (ВНУТРЕННИМИ) ПАРАМЕТРАМИ БПТ

(Кобзев В.В., Шишмаков В.Н. Каскады радиоприёмников на транзисторах. Л.: Госэнергоиздат, 1960. – 272 С.) Приложения.

1. Связь между н – параметрами и физическими.

Схема с ОЭ.

h_11Э = , h_12Э = , h_21Э = = β, h_22Э = .

Схема с ОБ.

h_11Б = r_Э + r_Б(1 – α), h_12Б = , h_21Б = – α = , h_22Б = .

Схема с ОК.

67

h_11K = , h_12K = 1 – ,

h_21K = – ( ) = – , h_22K = .

2. Связь между y – параметрами и физическими.

Схема с ОЭ.

y_11Э = , y_12Э = – , y_21Э = , y_22Э = .

Схема с ОБ.

y_11Б = , y_12Б = , y_21Б = , y_22Б = .

Схема с ОК.

y_11К = , y_12К = – , y_21K = – (1+β) – y_11К, y_22K = + (1–α).

3. Связь между z – параметрами и физическими.

Схема с ОЭ.

z_11Э = r_Э + r_Б , z_12Э = r_Э, z_21Э = – α r_К, z_22Э = r_К(1 – α).

Схема с ОБ.

z_11Б = r_Э + r_Б , z_12Б = r_Б, z_21Б = α r_К, z_22Б = r_К.

Схема с ОК.

z_11K = + αr_K, z_12K = r_K(1–α), z_21K = α r_К, z_22K = r_K(1–α).

68

ПЕРЕСЧЁТ ОБОБЩЁННЫХ ПАРАМЕТРОВ

z₁₁ = = ; z₁₂ = = ;

z₂₁ = = ; z₂₂ = = .

y₁₁ = = ; y₁₂ = = ;

y₂₁ = = ; y₂₂ = = ?

h₁₁ = = ; h₁₂ = = ; h₂₁ = = ;

h₂₂ = = .

Расчёт электрических параметров БПТ на основе физических параметров

Схема с ОБ.

Входное сопротивление.

R_ВХоб = r_Э + r_Б( ),

для постоянного тока R_H = R_K, для переменного тока вместо R_H в формулу надо подставить R_H|| R_К, где R_H – сопротивление нагрузки попеременному току. При r_К>> R_H:

R_ВХоб = r_Э + r_Б(1– α).

69

Выходное сопротивление.

R_ВЫХоб = (r_К + r_Б) ,

R_ИСТ = R_C – сопротивление источника сигнала. При r_К>> r_Б:

R_ВЫХоб = r_К .

Коэффициент усиления по току.

К_Iоб =

Коэффициент усиления по напряжению.

K_Uоб = .

При r_К>> R_H:

K_Uоб = .

Условия согласования входной и выходной цепей БПТ.

R_{ИСТсогл} = (r_Э + r_Б)α,

R_Hсогл = (r_К + r_Б)α,

При r_К>> r_Б: R_Hсогл = r_К α.

Схема с ОЭ.

Входное сопротивление.

R_ВХоэ = r_Б + r_{Э .}

При r_К>> R_H:

70

R_ВХоэ = r_Б + ≈ r_Б + r_Эβ.

Выходное сопротивление.

R_ВЫХоэ = r_{К ,} при r_К>> r_Б +R_ИСТ.

Коэффициент усиления по току.

К_Iоэ = – .

При r_К >> r_Э; R_Н >> r_Э; r_К >> r_Б.

К_Iоэ = – .

Коэффициент усиления по напряжению.

K_Uоэ = – .

При r_К >> r_Э + r_Б; r_К >> R_H.

K_Uоэ = – .

Условия согласования входной и выходной цепей БПТ.

R_{ИСТсогл} = (r_Э + r_Б)α,

R_Hсогл = [r_Э(1–α) (r_К + r_Б)]α.

При r_К>> r_Б: R_Hсогл = [r_Э + r_К (1–α) ]α.

Схема с ОK

Входное сопротивление.

R_ВХоk = r_Б + .

71

При r_К>> r_Б:

R_ВХоk = r_Б + .

Выходное сопротивление.

R_ВЫХоk = r_Э + .

При r_К>> r_Б:

R_ВЫХоk = r_Э + .

Коэффициент усиления по току.

K_Iок = .

При r_К>> r_Б: R_H >> r_Э:

K_Iок = .

Коэффициент усиления по напряжению.

K_Uоk = .

При r_К>> r_Б: R_H >> r_Б(1–α); R_H >> r_Э:

K_Uоk ≈ 1.

Условия согласования входной и выходной цепей БПТ.

R_{ИСТсогл} = (r_К + r_Б)(β+1),

При r_К>> r_Б:

R_{ИСТсогл} = r_К (β+1),

R_Hсогл = [r_Э + (1–α) (r_К + r_Б)] (β+1).

При r_К>> r_Б:

R_Hсогл = [r_Э + r_К (1–α) ] (β+1).

72

Расчёт электрических параметров БПТ с помощью обобщённых параметров

с учётом входного сопротивления R_ИСТ источника входного сигнала и сопротивления нагрузки R_H

→ Электрические параметры ↓	│Y│ = │y11 y12│ │y21 y22│	│Z│= │z11 z12│ │z21 z22│	│H│= │h11 h12│ │h21 h22│
Входное сопротивление RВХ
Выходное сопротивление RВЫХ
Коэффициент передачи КU
Коэффициент KI

ΔY = y₁₁y₂₂ – y₁₂y₂₁, ΔZ = z₁₁z₂₂ – z₁₂z₂₁, ΔH = h₁₁h₂₂ – h₁₂h₂₁.

R_ИСТ – сопротивление источника входного сигнала,

73

R_Н – сопротивление нагрузки каскада.