Задача №3: Выполнить расчёт насыщенного ключа на биполярном транзисторе.

Таблица 1 – Исходные данные для расчёта.

Тип БТ КТ361Г
UИП, В 10
UСМ, В 5
RН, кОм 10
S 5
Uвых m, В 8
U0пор, В 0,5
U1пор, В 4
СН, нФ 0,05
τи, мкс 5
T, мкс 10
Uвх зап, В 0
Uвх m, В 4,4

Рис. 1 – Электронный ключ на биполярном транзисторе.

Расчёт.

1. Составляем эквивалентную схему ключа (рис. 2).

2. Рассчитываем величины RК и RК экв исходя из соотношений (1)-(3).

U_(ИП экв)=(U_(ИП ) R_Н)/(R_К+R_Н ) (1)

R_(К экв)=(R_(К ) R_Н)/(R_К+R_Н ) (2)

U_(ИП экв)=U_(вых m)+I_КБ0 R_(К экв) (3)

R_К=(R_Н (U_(ИП )-U_(вых m)))/(U_(вых m)+I_КБ0 R_Н ) (4)

Рис. 2

R_К=(〖10〗^4 (10-8))/(8+〖10〗^(-6) 〖∙10〗^4 )≈2,5 кОм

R_(К экв)=(2,5∙〖10〗^3∙〖10〗^4)/(2,5∙〖10〗^3+〖10〗^4 )=2 кОм

U_(ИП экв)=8+〖10〗^(-6)∙2∙〖10〗^3≈8 В

3. Рассчитываем значения тока коллектора и базы IК н, IБ н, соответствующие режиму насыщения, а также значения тока базы IБ m при Uвх m.

I_(Б н)=(U_(ИП экв )-U_(КЭ нас))/(R_(К экв) h_21Э ) (5)

I_(Б н)=(8,002 -0,5)/(2∙〖10〗^3∙200)≈20 мкА

I_(К н)=I_(Б н) h_21Э=(U_(ИП экв )-U_(КЭ нас))/R_(К экв) (6)

I_(К н)=20∙200=4 мА

I_(Б m)=S〖∙I〗_(Б н) (7)

I_(Б m)=5∙20=100 мкА

4. Определяем значение резистора R1 по формуле:

R1= (〖U_пор^1〗_ 〖-U〗_пор^0)/I_(Б m) (8)

R1= (4_ -1)/(100〖∙10〗^(-6) )=30 кОм

Выбираем резистор R1 – C2-23-0,125-30 кОм±5%.

5. Определяем значение резистора R2 по формуле:

R2= (〖R1(U_(БЭ пор)〗_ +U_СМ))/(U_пор^0-U_(БЭ пор) ) (9)

R2= (〖30〖∙10〗^3 (0,42〗_ +5))/(1-0,42)≈280 кОм

Выбираем резистор R2 – C2-23-0,125-300 кОм±5%.