Методические рекомендации по выполнению задания 3




Последовательность расчёта приводится для транзистора, включённого по схеме с ОЭ. На рис. 2 дана схема каскада усилителя.

Рис.2. Усилительный каскад с общим эмиттером.

 

Исходные данные: 1) напряжение на выходе каскада Uвых max (напряжение на нагрузке); 2) сопротивление нагрузки ; 3) нижняя граничная частота ; 4) допустимое значение коэффициента частотных-3-искажений каскада в области нижних частот ; 5) напряжение источника питания Eпит.

Примечание. Считать, что каскад работает в стационарных условиях (Т min = +15°C; Т max = 25°С). При расчёте влиянием температуры на режим транзистора пренебрегаем.

 

Определить:

1) тип транзистора;

2) режим работы транзистора;

3) сопротивление коллекторной нагрузки Rк;

4) сопротивление в цепи эмиттера Rэ;

5) сопротивления делителя напряжения R 1 и R 2, стабилизирующие режим работы транзистора;

6) ёмкость разделительного конденсатора Ср;

7) ёмкость конденсатора в цепи эмиттера Сэ;

8) коэффициент усиления каскада по напряжению.

Порядок расчёта:

1. Выбираем тип транзистора, руководствуясь следующими соображениями:

а) U кэ доп пит ³ (1,1¸1,3) Eпит,

где U кэ доп пит – наибольшее допустимое напряжение между коллектором и эмиттером, приводится в справочниках;

б) ,

где Iнm – наибольшая возможная амплитуда тока нагрузки;

Iк доп – наибольший допустимый ток коллектора, приводится в справочниках.

 

Примечания:

а) заданному диапазону температур удовлетворяет любой транзистор;

б) для выбранного типа транзистора выписать из справочника значения коэф-

фициентов усиления по току для ОЭ βmin и βmax (или h 21 min и h 21 max). В некоторых справочниках даётся коэффициент усиления а по току для схемы ОБ и начальный ток коллектора Iкн. Тогда β = a /(1- a) (при выборе режима работы транзистора необходимо выполнить условие) ;

в) для каскадов усилителей напряжения обычно применяют маломощные транзисторы типа МП25, МП36А, МП36А, МП42А, МП111, МП113 и др. Выбор конкретного типа транзистора производится по справочной литературе.

 

2. Режим работы транзистора определяем по нагрузочной прямой, построенной на семействе выходных статических (коллекторных) характеристик для ОЭ. Построение нагрузочной прямой показано на рис. 3.

 

Нагрузочная прямая строится по двум точкам:

 

0 – точка покоя (рабочая) и 1, определяемая значением напряжения источника питания Епит. Координатами 0 являются ток покоя Iко и напряжения покоя Uкэо (т. е. ток и напряжение, соответствующие Uвх = 0). Можно принять I ко = (1,05÷1,2) I вых ~ (1,05÷1,2) Iнт.

Напряжение покоя: Uкэо = Uвых m + Δ Uкэ = Uк m + Δ Uкэ, где Δ Uкэ – напряжение на коллекторе, соответствующее области нелинейных начальных участков выходных характеристик транзистора. Для маломощных транзисторов можно принять Δ Uкэ = (0,5÷1,0)В.

 

Рис.3. Построение нагрузочной прямой на семействе выходных характеристик.

 

3. Определяем значения сопротивлений и Rэ. По выходным характеристикам (рис. 2) определяем общее сопротивление в цепи эмиттер-коллектор Rоб = Rк + Rэ,

где Rк- сопротивление коллектора;

Rэ – сопротивление эмиттера;

,

I – ток, определяемый точкой 4, т. е. точкой пересечения нагрузочной прямой с осью токов.

 

Принимая Rэ = (0,15¸0,25) R к, получаем: Rк = Rоб /(1,15¸1,25);

таким образом, Rэ = Rоб – Rк.

 

4. Определяем наибольшие амплитудные значения входного сигнала тока Iвх m и напряжения Uвх m, необходимые для обеспечения заданного значения Uвых m. Задавшись наименьшим значением коэффициента усиления транзистора по току β min, получаем Iвх m = Iб m min,

По входной статической характеристике для схем ОЭ (рис.4) и найденным значениям Iб min и Iб mах находят значение 2 Uвх m.

 

Рис.4. Входная характеристика транзистора.

 

5. Определяем входное сопротивление Rвх каскада переменному току (без учёта делителя напряжения R 1 и R 2):

Rвх ~ = 2 Uвх m /2 Iвх m ~2 Uвх m /2 Iб m.

 

6. Рассчитываем сопротивления делителя RR 2. Для уменьшения шунтирующего действия делителя на входную цепь каскада по переменному току принимают

R 1-2 ³ (8¸12) Rвх ~,

 

где R 1-2 = R 1 R 2/(R 1+ R 2)

 

тогда

 

R 1 = EпитR 1-2/ RэIэ = ЕпитR 1-2/ RэIк 0;

 

R 2 = R 1 R 1-2/(R 1R 1-2).

 

7. Коэффициент нестабильности работы каскада

,

 

где β max – наибольший возможный коэффициент усиления по току выбранного типа транзистора.

Для нормальной работы каскада коэффициент нестабильности не должен превышать нескольких единиц.

 

8. Определяем ёмкость разделительного конденсатора Ср:

 

Rвых = Rвых тRк /(Rвых т + Rк) + Rн,

 

где Rвых т – выходное сопротивление транзистора, определяемое по выходным статическим характеристикам для схемы ОЭ. В большинстве случаев Rвых » , поэтому можно принять Rвых ~ Rк+Rн.

 

9. Находим ёмкость конденсатора Сэ ³10/2p fн.

 

10. Рассчитываем коэффициент усиления каскада по напряжению:

Кu = Uвых m/ Uвх m.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-02-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: