регистрация /  вход

Расчет усилительного резистивного каскада на биполярных транзисторах (стр. 2 из 3)

6. Рабочий температурный диапазон, t0 C.

7. Коэффициент сглаживания фильтра, q.

8. Тип проводимости биполярного транзистора (p-n-p или n-p-n).

Требования

1. Выбрать транзистор и обосновать выбор.

2. Определить значение напряжения и полярность источника питания EК .

3. Рассчитать:

- сопротивления и мощности резисторов RК , RЭ , R1 , R2 , RФ ;

- емкости конденсаторов C1 , C2 , CЭ , CФ .

4. Определить параметры усилителя:

- коэффициент усиления по току КI ;

- коэффициент усиления по напряжению КU ;

- коэффициент усиления по мощности КP ;

- входное сопротивление каскада RВХ ;

- выходное сопротивление каскада RВЫХ .

5. Определить коэффициент нелинейных искажений усилителя (рассчитать КГ ).

6. Оформить принципиальную электрическую схему усилителя (ЭЗ) и перечень элементов к ней (ПЭЗ) в соответствие с ЕСКД.

Порядок расчета

Рис. 6. Схема резистивного каскада усилителя

Для выданного варианта задания рассчитать резистивный каскад усилителя (рис. 6) на биполярном транзисторе с заданным типом проводимости (p-n-p или n-p-n), включенным по схеме с общим эмиттером, имеющим эмиттерную стабилизацию точки покоя, работающем в режиме усиления класса А и имеющем сглаживающий фильтр по цепи питания элементов смещения (задания) рабочей точки.

Исходные данные приведены в таблице 1.

Тип транзистора p-n-p
Нагрузка 250 [Ом] Rн
Сопротивление генератора 120 [Ом] Rг
Нижняя частота усиления 40 [Гц] fн
Верхняя частота усиления 8200 [Гц] fв
Минимальная температура окружающей среды -5° [° С] tмин
Максимальная температура окружающей среды +50° [° С] tмакс
Выходной сигнал 8 [В] Uвых
Коэффициент сглаживания фильтра 7 q
Коэффициент частотных искажений 3 [дБ] Мн
Коэффициент частотных искажений 4 [дБ] Мв

1.Расчет усилительного каскада

1. Амплитудное значение UВЫХ m переменной составляющей напряжения выходного сигнала на нагрузке:

UВЫХ m =

* UВЫХ =
;

2. Сопротивление резистора RК выбирается предварительно из соотношения:

RК = (3

5)*RН == 1100 (Ом);

Принимаем стандартное значение RК =1100 (Ом).

3. Определяется сопротивление нагрузки RН

по переменной составляющей усиливаемого сигнала:

RН* = RК || RН =

=

4. Амплитудное значение переменной составляющей тока IК m через транзистор:

IК m =

=
;


5. Для обеспечения выполнения требований I.1 и I.4 при работе усилителя в классе А, необходимо выполнение следующих условий:

UК max Э

2,5 * UВЫХ m = 2,5*11,314=28.284 (В);

IК max Э

3 *IК m = 3*0,056=0,167 (А);

PК max Э

6,25 * UВЫХ m * IК m = 6,25*11,314*0,056=3,927 (Вт) , где

UК max Э =28,284 (В), IК max Э =0,167 (А), PК max Э =3,927 (Вт)–

максимальные значения напряжения, тока и мощности, которые должен обеспечивать транзистор VT.

6. Выбор транзистора VT должен производиться с учетом коэффициента нагрузки (70%) по названным выше параметрам, поэтому транзистор VT выбирается по следующим критериям:

=
;

=
;

=
.

UК Э max = 40,406 (В)

IК max = 0,238 (А)

PК max = 7,855 (Вт)

На основании полученных данных выбираем транзистор для максимальной температуры из указанного диапазона. Транзистор КТ820А наиболее подходит, по характеристикам полученных данных.

UК Э max = 50 (В),

IК max= 0,5 (А),

PК max = 10 (Вт),

h 21Э ( β ) = 40.

Проведем проверку выполнения условия:

Mв =100,05*4 =1,585

=
=6669 (Гц),

где

- верхняя предельная частота транзистора (минимальное ее значение).

7. На выходных характеристиках IК = f (UК Э ) транзистора строится линия нагрузки по двум точкам:

IК = 0; UКЭ = EК = UК max Э = 28,284(В)(режим холостого хода);

UК = 0; IК = IК max Э = 0,167(А)(режим короткого замыкания);

8. Выбор точки П покоя (при работе усилителя в режиме класса А) производиться в середине отрезка АВ. Перпендикуляры, опущенные на оси UК Э и IК из точки П, дадут значения IК П = 0,084 (А) и UК Э П = 14,142 (В), одновременно определяется и значение IБ П =0,002 (А).

9. На входных

ВАХ - IБ = f (UБ Э ) при IБ = IБП =0,002(А) и UК Э

0, определяется UБ Э П = 0,64 (В)

10. Сопротивления резисторов в цепях коллектора RК и эмиттера RЭ вычисляются исходя из того, что:


=
,

при этом следует учесть рекомендацию:

RK =(5ч7)*RЭ ; RЭ =22 (Ом), RK =150 (Ом)

11. Из анализа схемы усилителя, можно получить соотношения для расчета сопротивлений резисторов R1 , R2 и RФ ;

где:

UБП =UБЭП +UЭП =UБЭП +IЭП ·RЭ =0,64+0,084*22=2,477 (В);

IЭП =IКП =0,084 (А);

UФ =(0,1ч0,2)EК =0,15*28,284=4,243 (В);

IД - ток делителя:

IД =(5ч10)IБП =10*0,002=0,02 (А)

rВХ - входное сопротивление транзистора по переменному току;

rВХ=

;

∆UБЭ =0,06(В) и ∆IБ =0,0005(А) - определяются по входной характеристике.

При определении rВХ по входным характеристикам транзистора приращения ∆U и ∆I находят на участке ВАХ IБ = f (UБЭ ) при UКЭ ≠0, прилегающим к точке покоя П (в окрестности точки покоя П).

Для проверки правильности расчетов вычисляют значение эквивалентного сопротивления RЭКВ в цепи базы транзистора:

=
=310 (Ом)

Необходимо, чтобы выполнялось условие:

RЭКВ =(2ч5)·rВХ .;

RЭКВ =2,58* rВХ =2,58*120= 310 (Ом)

12. Емкость конденсатора СЭ рассчитывается исходя из того, что для нижней частоты f Н полосы пропускания XСЭ ≈0,1RЭ , откуда:

=
=2000 мкФ

13. Входное сопротивление усилительного каскада определяется:

=

14. Ёмкости конденсаторов С1 и С2 определяются:


=

=

15. Ёмкость конденсатора СФ выбирают такой, чтобы на частоте f =50Гц промышленной сети выполнялось условие:

XСФ <<RФ .

Можно принять, что XСФ =0,1RФ , тогда

откуда
=

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Хотите опубликовать свою статью или создать цикл из статей и лекций?
Это очень просто – нужна только регистрация на сайте.


Дарим 300 рублей на твой реферат!
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Мы дарим вам 300 рублей на первый заказ!