Проектирование усилителя низкой частоты (стр. 2 из 2)
Меньшее значение
может привести к низкоомным сопротивлениям базовых цепей транзисторов и соответственно, снижению коэффициента усиления каскада. Поэтому первоначально целесообразно принять среднее значение .2.3 Расчет входной цепи каскада
Амплитудное значение входного напряжения:
Выходное сопротивление каскада:
где
– выходное сопротивление транзистора.2.3.3
Выходная мощность каскада:
Коэффициент усиления каскада по напряжению:
2.4 Расчет КПД каскада для максимального входного сигнала
Среднее значение тока, потребляемого одним транзистором:
Мощность, потребляемая коллекторной цепью двух транзисторов:
P0к = 2EnI0=2·12∙1,92 = 46,31(Вт).
Мощность, потребляемая цепью смещения:
P0см = Еn ∙ Iдел = 12 ∙ 0,34 = 4,12 (Вт).
КПД каскада:
3. Расчет фазоинверсного каскада
Рисунок 3.1 – фазоинверсный каскад.
Исходными величинами для расчета каскада являются сопротивление нагрузки
и максимальная амплитуда напряжения на нагрузке. Этими значениями для фазоинверсного каскада являются параметры входной цепи выходного каскада 
и 
.3.1 Выбор транзистора
Выбор транзистора производится по соотношению
где
- мощность, отдаваемая транзистором в нагрузку, то есть входную цепь выходного каскада;
- мощность на входе выходного каскада; 
- КПД трансформатора фазоинверсного каскада.По справочнику [2] выбран транзистор КТ503Д со следуйщими параметрами:
Pкдоп25°С = 500мВт – максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность на коллекторе;
Uкдоп = 60В – максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;
Iкдоп = 300мА – максимально допустимый постоянный ток коллектора;
h21эmin = 40 – минимальный статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
Iк025°С = 1мкА = обратный ток коллектора.
Выбираем напряжение источника питания которое равно Eп = 12В.
3.2 Расчет режима работы
Амплитудное значение переменной составляющей коллекторного напряжения:
= Eп – Uкэmin - ∆Uкэ – Uэ = 12 – 1 – 0,42 – 2,4 = 8,18(В),где Uкэmin = (0,5÷ 1)В = 1В;
Uэ ≈ (0,1÷ 0,3) Eп = 0,2Eк = 0,2 ∙ 12 = 2,4(В);
∆Uкэ ≈ (0,15 ÷ 0,2)Uэ = 0,175 ∙ 2,4 = 0,42(В).
Напряжение коллектор – эмиттер в режиме покоя:
Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки:
Амплитуда переменной составляющей тока коллектора:
.Ток покоя коллектора:
,где Iкmin ≈ (0,5 ÷ 1)мА = 1мА;
;Тогда:
Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
3.3 Расчет параметров цепи стабилизации режима и цепи смещения
Коэффициент передачи тока эмиттера:
Сопротивление эмиттерной цепи:
Принимаем Rэ = 82 Ом
Сопротивления Rб1 и Rб2 в цепи делителя:
ПринимаемRб1=3000Ом
Принимаем Rб2 = 750 Ом
где SФИК = (5÷10) – коэффициент нестабильности фазоинверсного каскада.
3.4 Расчет входной цепи каскада
Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:
где rб = (100÷200)Ом – сопротивление базового слоя;
где φТ = 25,6 мВ для tв = 20°C;
m = 2 для кремниевых транзисторов.
Для уменьшения влияния разброса параметров транзистора на коэффициент усиления в эмиттерную цепь вводят сопротивление Rэ1, не блокируемое конденсатором. Это сопротивление обычно принимают в пределах Rэ1=(1÷5)rэ. Это сопротивление мы учитывать не будем.
Тогда: rв = 100Ом
Амплитудное значение входного напряжения:
где
- входное сопротивление каскада;
Тогда:
Входная мощность каскада:
Амплитудное значение входного тока:
Коэффициент усиления каскада по напряжению:
4 Расчет входного каскада
Выбираем транзистор КТ3102Е со следующими параметрами:
Uкэдоп = 50 В Tkдоп = 85°С
Pkдоп = 0,25 Вт Ik0 = 10 мА
h21э = 400 Uкэнас = 0,7 В
Ток покоя эмиттера находим по графику зависимости h21э = ƒ(Iэ) из справочника [3]:
I0э = 12 мА.
Напряжение каскада берем равным Eк = 0,9 Еn = 0,9∙12 = 10,8 В из-за дополнительного падения напряжения на низкочастотном развязывающем фильтре.
Ток покоя базы:
Постоянная составляющая тока делителя:
Сопротивление эмиттерной цепи:
Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:
где
- сопротивление базового слоя;
где Uбэ = 0,619 В находим по входным характеристикам при I0б = 0,2 мА и
Uкэ = 5 В из справочника [3].
Тогда:
(Oм).Напряжение в средней точке базового делителя в режиме покоя:
U0д = URэ + Uбэ = 0,3∙10,8 + 0,619 = 3,86 (В).
Сопротивления резисторов R1 и R2 делителя:
Принимаем R1 = 26 кОм; R2 = 39 кОм.
Входное сопротивление каскада с общим эмиттером:
.Поскольку входное сопротивление каскада с общим эмиттером меньше внутреннего сопротивления источника сигнала, то входном каскаде будет использована схема с общим коллектором.
Ток покоя базы:
Постоянная составляющая тока делителя:
Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:
где
где Uбэ = 0,619 В находим по входным характеристикам при I0б = 0,2 мА и
Uкэ = 5 В из справочника [3].
Тогда:
Напряжение в средней точке базового делителя в режиме покоя:
U0д = URэ + Uбэ = 0,3·10,8 + 0,619 = 3,86 (В).
Сопротивления резисторов R1 и R2 делителя:
Принимаем R1 = 26 кОм; R2 = 39 кОм.
Входное сопротивление каскада с общим коллектором:
Так как входное сопротивление каскада с общим коллектором больше сопротивления генератора, то схема с общим коллектором является подходящей для ее использования во входном каскаде усиления.
Расчет коэффициента усиления по напряжению для входного каскада производится по формуле:
Список литературы
1. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу “Аналоговая схемотехника ” по теме “Проектирование усилителя низкой частоты”.
2. Забродин Ю. С. Промышленная электроника 1982г.
3. Полупроводниковые приборы : транзисторы. Справочник: под редакцией Н. Н. Горюнова. – М. Енергоатомиздат. 1983- 904с.
4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, М. Мир, 1983
5. Резисторы: Справочник. Под общей редакцией И. И. Четверткова.
6. Малахов В. П. Схемотехника аналоговых устройств О., Астро-Принт 2000г.