КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Специальность 070208 «ТЕАТРАЛЬНАЯ И АУДИОВИЗУАЛЬНАЯ ТЕХНИКА
(ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АУДИОВИЗУАЛЬНЫХ ПРОГРАММ)»
Тема: Расчет резисторного каскада усиления
Выполнил: студент гр. ТА-12-1
Руководитель: Н.В.Птиченко
Работа защищена с оценкой ____________
«_____»___________ 20_____г.
Иркутск, 2015 г.
Задание
1.Начертить схему усилительного каскада с учетом данного типа транзистора. На схеме указать токи т напряжения транзистора, а также Uвх и Uвых.
2.По заданным (в таблице 1) параметрам на характеристиках транзистора нанести точку покоя и построить статистическую линию нагрузки. Расчитать величину сопротивления резисторов, обеспечивающих заданный режим покоя. При расчете учесть Iк>>Iб.
3.Начертить схему замещения усилителя в динамическом режиме, заменив транзистор эквивалентной схемой с h-параметрами.
4.Расчитать с учетом нагрузки входное и выходное сопротивление каскада, коэффициенты усилительного тока, напряжения и мощности.
5.Построить динамическую линию нагрузки на выходных характеристиках транзистора и определить макс. Амплитуду выходного напряжения, усиливаемого без существенных искажений сигнала и макс. Возможную среднюю за период выходной мощности.
При использовании транзистора р-п-р типа необходимо изменить полярность источника питания Ек так, чтобы на коллектор подавался отрицательный потенциал. При этом направления токов и напряжения меняются на противоположные.
Статистический режим или режим покоя.
В статистическом режиме входное напряжение отсутствует и токи протекают только под действием источника питания Ек. Сопротивление конденсаторов по постоянному току равно бесконечности и поэтому схема каскада в этом режиме имеет следующий вид: Схема 1.
Уравнение статистической линии нагрузки:
Eк=Iэо*Rэ+Iко*Rк
Учитывая, что Iко>>Iбо и Iко~Iэо, уравнение статистической линии нагрузки имеет вид:
Eк=Iко*Rэ+Uэко+Iко*Rк=Uэко+Iко*(Rэ+Rк)
Отсюда ток коллектора:
Iко=Eк-Uэко/Rэ+Rк
При использовании значений тока в миллиамперах сопротивление получается в килоомах при напряжении в вольтах.
По полученному уравнению на выходных характеристиках транзистора строим статистическую линию нагрузки по двум точкам:
Точка покоя А с координатами Iко и Uэко и точка отсечки Iко=0, Uэко=Ек.
Подставляя в ур-е линии нагрузки значения Ек, Iко и Uэко, получаем:
Rэ+Rк=Ек-Uэко/Iко
Rэ выбирается из усилителя:
Rэ=(0.1/0.3)*Rк
Теперь определяем Rк, а затем Rэ
Для контура Rэ-эмиттер-база-R2, запишем ур-е по 2-му закону Кирхгофа:
Iэо*Rэ+Uэбо-I1*R2=0
Определим R2=Iэо*Rэ+Uэбо/I1
По положению рабочей точки на выходной характеристике транзистора определим ток базы Iбо.
По входной характеристике транзистора для значений Iбо и Uэко находим U эбо.
Учитывая, что Iэо~Iко, а ток делителя I1=5*Iбо, расчитываем R2.
Аналогично для контура R2-R1-Ек
Ек=R2+I1+R1*(I1+Iбо)
Расчитываем R1=Eк-R2*I1/I1+Iбо
Рис 5:Входная динамическая характеристика.
Для определения приращений напряжения и тока базы проводят касательную к характеристике в точке А.
Rвх=
Сопротивление нагрузки переменного тока (выходное сопротивление Rвых) определяется по формуле:
RВых=Rк*Rн/Rк+Rн
Коэффициент усиления напряжения на средних частотах:
К=Uвых/Uвх
К=h21эmin*Rвых/Rвх
Коэффициент усиления по току:
Ki=Iвых/Iвх=Uвых*Rвх/Uвх*Rн=К*Rвх/Rн
Коэффициент усиления по мощности:
Kp=K*Ki
Емкость конденсатора цепи эммитерной стабилизации:
Cэ>=1/0.2П*fн*Rэ
Емкость разделительного конденсатора на входе каскада определяется по формуле:
C1=1/2П*fн*Rвх№Мн^2-1^2
Емкость разделительного конденсатора на выходе каскада определяется по формуле:
C1=1/2П*fн(Rк+Rн)№Мн^2-1^2
В динамическом режиме источник питания Ек закорочен, а также протекают только за счет Uвх=Uм sinwt. Емкость конденсаторов выбирается так, чтобы на минимальной рабочей частоте их сопротивление было значительно меньше активных сопротивлений, схемы и конденсаторы можно считать закороченными. Тогда, заменив транзистор эквивалентной схемой с h-параметрами, получим схему замещения усилителя (рис.6).
Уравнение динамической линии нагрузки записывается по второму закону Кирхгофа для выходного контура схемы замещения каскада
Uкэ=-Iк*Rк*Rн/Rк+Rн
При Iк=0 каскад работает в статистическом режиме и динамическая линия нагрузки должна проходить через точку покоя А. При изменении коллекторного тока на 000
Вторая точка динамической линии нагрузки имеет координаты:
Через точки с этими координатами проводим динамическую линию нагрузки. Она пересекает характеристику Iбо=0. По графику определяем величину напряжения в точке пересечения. Обозначим это напряжение Uкэ1. Максимальная амплитуда выходного напряжения Uвыхm=Uкэ1-Uкэ0
Максимальная выходная мощность:
Pвыхm=Uвыхm^2/Rн