Элементы гибридной ИС выполняются в виде пленок, наносимых на поверхность диэлектрического материала (подложки), а некоторые из них имеют самостоятельное конструктивное оформление и крепятся к поверхности подложки. Гибридные ИС в зависимости от толщины пленок и методов их нанесения на поверхность диэлектрической подложки делят на тонкоплёночные и толстоплёночные, а в зависимости от технологии изготовления бескорпусных активных элементов – на микросхемы с гибкими и с жесткими выводами.

Все элементы плёночной интегральной схемы (кроме активных) наносят на диэлектрическую пластину (подложку) в виде поликристаллических или аморфных слоев (пленок), выполняющих заданные функции пассивных элементов. Полученную ИС при необходимости помещают в корпус с внешними выводами. Активные элементы (диоды и транзисторы) навешивают на пленочную схему, в результате чего получают смешанную (пленочно-дискретную), или совмещённую ИС, которую и называют гибридной. Гибридная ИС (ГИС) — это гибкий, дешевый, оперативно проектируемый тип ИС, хорошо приспособленный к решению специальных частных задач. Спецификой ГИС могут быть либо высокие номиналы резисторов и конденсаторов, недостижимые в полупроводниковых ИС, либо прецизионность резисторов, обусловленная тем, что их номиналы можно подгонять до завершения технологического цикла и помещения ГИС в корпус, либо, наконец, повышенная функциональная сложность.

7.2 Задача 2

7.2.1 Провести графоаналитическое исследование режима работы в классе А и определить основные параметры транзисторного усилительного каскада в схеме с общим эмиттером, с одним источником питания Ек и с эмиттерной стабилизацией рабочего режима, т.е.  с последовательной отрицательной обратной связью по постоянной составляющей эмиттерного тока, проходящего через RЭ (см. рисунок 2 и рисунки 3 и 4). Вариант для выполнения задания взять из таблицы 14.  Некоторые предельно допустимые параметры рекомендуемых транзисторов можно взять в приложении А или из справочника. Семейство статических входных и выходных вольт-амперных характеристик можно взять из приложения Б или из справочника.

Таблица 14 – К задаче 2 контрольной работы №1

Примечание – В таблице 14 приведены следующие параметры для расчета усилителя:

         Um вх, мВ – амплитудное значение усиливаемого напряжения;

         Um вых , В – амплитудное значение напряжения на выходе усилителя;

         Rн ,кОм –сопротивление в цепи нагрузки усилителя;

         Fн  Fв ,кГц – диапазон усиливаемых частот;

         Мв = Мн = 1,18 – коэффициент частотных искажений;

         toокр ,оС – рабочая температура усилителя;

         Ек, В – напряжение источника постоянного тока в цепи коллектора.

Рисунок 2 – Схема транзисторного усилительного каскада с эмиттерной стабилизацией рабочего режима

8.2.2.1 Выбрать тип транзистора. Для этого вычислить:

1)  – коэффициент передачи тока в схеме ОЭ по формуле:

         где   – входное сопротивление транзистора, включенного по схеме ОЭ (это параметр, который  первоначально можно задать в пределах от 200 Ом до 1кОм);

2)  – требуемый коэффициент усиления по напряжению.

         3)  – требуемую предельную частоту коэффициента передачи тока транзистора по формуле

.

                            где     –  верхняя граничная частота по условию задачи, кГц

  – коэффициент частотных искажений верхней частоте по условию задачи.

5) По справочнику выбираем наиболее подходящий тип транзистора, у которого параметры и больше или равны значениям,  полученным по формулам. Транзистор КТ3102А (аналог 2N3709) вполне подходит. Максимально допустимое значение напряжение  этого транзистора больше напряжения источника постоянного тока:

6) Выписываем из справочника следующие параметры выбранного транзистора:- 100…250,- 100 МГц,- 50 В,- 0,1 А, - 0,25 Вт.

2. Произведём выбор режима работы транзистора по постоянному току:

1) Находим амплитуду тока коллектора.

,

где    .

Зададим = (3  5)=3000  (в дальнейшем уточняем).

2) Находим постоянную составляющую тока коллектора.

  ,

где    = (0,95 ÷ 0,7)  – коэффициент запаса.

3) Рассчитываем значение    по формуле

 ,

где  = (1 2 ) В – область нелинейных значений.

4) Графо-аналитическим методом на семействе выходных статистических характеристик строим кривую допустимой мощности, рассеиваемой транзистором . Ниже этой кривой через точки  и точку П с координатами  провести нагрузочную прямую. Точка пересечения нагрузочной прямой с осью даёт значение тока коллектора в режиме короткого замыкания (КЗ).

5)  По графику определяем величины:

 –  ток базы покоя;

 – напряжение база-эмиттер покоя;

и рассчитываем ток эмиттера покоя

,                        

6) Графо-аналитическим методом определяем h-параметры транзистора в точке покоя (т.П):

– выходное сопротивление транзистора по схеме ОЭ по формуле

при               

– коэффициент передачи тока базы транзистора по схеме ОЭ по формуле

при  

и в дальнейшем при расчётах используем эти значения.

7) Рассчитываем мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора в точке покоя по формуле

Она меньше, чем мощность ,  рассеваемая при рабочей температуре, которая рассчитывается по формуле

         ,           

где   – максимальная температура, при которой может работать транзистор (справочная величина);

       –  температура, при которой работает усилитель (таблица 14).

8.2.2.3  Произведём расчет каскада по переменному току:

1) Определить общее сопротивление коллекторной цепи постоянному току

Общее сопротивление коллекторной цепи состоит из резистора в цепи коллектора и сопротивления в цепи эмиттера .

Резистор  обеспечивает отрицательную местную обратную связь (ООС) в каскаде. ООС делает каскад термостабильным, т.е. уменьшает зависимость параметров каскада от изменения температуры окружающей среды.

Введение ООС данного типа увеличивает входное сопротивление каскада.

2) Найдём сопротивление, обеспечивающее ООС в каскаде, по формуле

где    –  коэффициент передачи цепи ОС;

–  требуемый коэффициент усиления по напряжению;

– коэффициент усиления каскада без ООС.

3) Уточнить сопротивление в цепи коллектора по формуле

8.2.2.4  Определить сопротивление базового делителя Rб1 и Rб2. Задаемся током делителя   Iделит ≈ (2 ÷ 5) Iб п.

Тогда                                             

8.2.2.5. Найти величину эквивалентного сопротивления базовой цепи переменной составляющей входного тока Rб по формуле

8.2.2.6. Определить величину входного и выходного сопротивления каскада по формуле

8.2.2.7 Определить емкости разделительных конденсаторов Ср1, Ср2 и емкость шунтирующего конденсатора в цепи эмиттера Сэ по формулам

8.2.2.8 Определить выходную мощность каскада по формуле

8.2.2.9 Определить полную мощность, расходуемую источником питания по формуле

8.2.2.10 Определить коэффициент полезного действия каскада по формуле

Точность расчётов подтверждается проверкой работоспособности схемы на эмуляторе “Electronics Workbench”. Амплитуда выходного напряжения практически не изменялась от частоты входного сигнала во всём заданном диапазоне.   

Литература:

1)                Промышленная электроника, А. К. Криштафович,М. « Высшая школа», 1976г.

2)                Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным микросхемам / Горюнов Н. Н., Клейман А. Ю., Комков Н. Н. и др.; - М.: Энергия, 1979г.

3)                В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 111/В80 Сост. И. Н. Алексеева.- М.: Патриот, 1991.

Страницы: 1, 2