Смекни!
smekni.com

Аналитический расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе Задания и методические указания к выполнению семестровой работы по курсу «Общая электротехника» Волгоград, 2007 г (стр. 2 из 2)

Рис. 2.1 – Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Пример расчета

Задан транзистор ГТ-109Б.

Для этого транзистора

h11Э = 300 Ом;

h12Э = 12*10-3;

h21Э = 50;

h22Э = 75*10-6 См ;

RК = 3,0 кОм;

UЭ0 = 2,2 В;

fН = 40 Гц;

PКmax = 0,030 Вт.

Общие данные: IК0 = 1 мА; UКЭ0 = 5 В; RН = Rвх.

Решение

1. Падение напряжения на резисторе в состоянии покоя

UК0 = IК0RК = 1*10-3*3,0*103 = 3 В.

2. Ток базы в состоянии покоя

IБ0 = IК0/ h21Э = 10-3/50 = 0,02*10-3 А = 0,02 мА.

3. Ток делителя напряжения

IД = 7*0,02 = 0,14 мА.

Ток делителя принимается равным (5…10) IБ0.

4. Напряжение питания усилителя

ЕК = UКЭ0 + UК0 + UЭ0 ( по второму закону Кирхгофа).

ЕК = 5 + 3 + 2,2 + 10,8 В.

5. Падение напряжения на резисторе R2

U2 = UЭ0 + UБЭ0.

UБЭ0 для германиевых транзисторов принимают равным (0,2…0,3) В.

U2 = 2,2 + 0,2 = 2,4 В.

6. Падение напряжения на резисторе R1

U1 = ЕК - U2 = 10,8 – 2,4 = 8,4 В.

7. Сопротивление R2

R2 = U2/IД = 2,4/0,14*10-3 = 17,14*103 Ом = 17,14 кОм.

Принимаем номинальное сопротивление резистора 18 кОм.

8. Сопротивление R1

R1 = U1/(IД + IБ0) = 8,4/(0,14 + 0,02)*10-3 = 52,5*103 Ом = 52,5 кОм.

Принимаем номинальное сопротивление резистора 56 кОм.

9. Входное сопротивление Rвх усилителя определяется параллельным включением сопротивлений R1, R2 и входным сопротивлением транзистора h11Э

Тогда 1/Rвх = 1/ R1 + 1/ R2 + 1/ h11Э.

1/Rвх = 1/56000 + 1/18000 + 1/300 = 3,4*10-3 См;

Rвх = 293 Ом.

10. Сопротивление нагрузки усилителя Rн по условию задачи принимаем равным входному сопротивлению, поскольку нагрузкой усилительного каскада служит другой такой же каскад

Rн = Rвх = 293 Ом.

11. Сопротивление RЭ

RЭ = UЭ0/( IК0+ IБ0) = 2,2/(1 + 0,02)*10-3 = 2,16*103 Ом = 2,16 кОм.

Принимаем номинальное сопротивление резистора 2,2 кОм.

12. Емкость шунтирующего конденсатора в эмиттерной цепи СЭ выбирается по нижней границе частоты с учетом эмиттерного дифференциального сопротивления транзистора rЭ

СЭ > 1/2πfн rЭ, где rЭ = 2h12Э/h22Э.

rЭ = 2*12*10-3/75*10-6 = 0,32*103 Ом = 320 Ом;

СЭ = 1/2π*40*320 = 0,0000124 Ф = 12,4 мкФ.

Принимаем емкость конденсатора СЭ = 13 мкФ.

13. Емкость разделительного конденсатора Ср1 на входе усилителя

С1 > 1/2πfн Rвх = 1/2π*40*293 = 0,0000136 Ф = 13,6 мкФ.

Принимаем емкость конденсатора С1 = 15 мкФ.

14. Емкость разделительного конденсатора на выходе усилителя С2

С2 = С1 = 15 мкФ.

15. Коэффициент усиления по напряжению

КU = h21ЭRкн/h11Э.

Rкн – сопротивление нагрузки усилителя, которое принимается равным сопротивлению параллельного соединения Rк, Rн и Rвых.

1/ Rкн = 1/ Rк + 1/ Rн +1/ Rвых , где Rвых = 1/h22Э;

1/ Rкн = 1/3400 + 1/293 + 75*10-6 = 3,78*10-3 См;

Rкн = 264,8 Ом.

Коэффициент усиления

КU = 50*264,8/300 = 44.

16. Мощность, рассеиваемая на коллекторе

РК = UКЭ0 IК0 = 5*10-3 = 0,005 Вт.

По условию РКmax = 0.03 Вт.

Таким образом, РК < РКmax.

Ответы:

R1 = 56 кОм; R2 = 18 кОм; RЭ = 2,2 кОм; Rн = 293 Ом;

С2 = С1 = 15 мкФ; СЭ = 13 мкФ; КU = 44.

Примечания.

1. Номинальные сопротивления резисторов стандартизированы. Для постоянных резисторов согласно ГОСТ 2825 – 67 установлено 6 рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале.

Таблица 2.2 - Номинальные сопротивления по рядам

Ряд Числовые коэффициенты
Е6 1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8
Е12 1; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2
Е24 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1

Номинальные сопротивления в каждой декаде соответствуют указанным в таблице 2.2 числам или числам, полученным умножением или делением их на 10n , где n – целое положительное или отрицательное число.

2. Номинальные значения емкости конденсаторов стандартизированы и выбираются из определенных рядов чисел путем умножения или деления их на 10n , где n – целое положительное или отрицательное число. Наиболее употребляемые ряды номинальных емкостей приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Номинальные емкости по рядам

Е3 Е6 Е12 Е24 Е3 Е6 Е12 Е24
1 1 1 1 4,7 3,3 3,3 3,3
1,1 3,6
1,2 1,2 3,9 3,9
1,3 4,3
1,5 1,5 1,5 4,7 4,7 4,7
1,6 5,1
1,8 1,8 5,6 5,6
2,0 6,2
2,2 2,2 2,2 2,2 6,8 6,8 6,8
2,4 7,5
2,7 2,7 8,2 8,2
3 9,1

Список рекомендуемой литературы.

1. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебн. пособие. –Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2002 г. -576с.

2. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. –СПб.: КОРОНА принт, 2004. -416 с.

3. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. -320 с.

Составитель Николаева Светлана Ивановна

Аналитический расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе

Задания и методические указания к выполнению семестровой работы по курсу «Общая электротехника»

Редактор

Темплан 2007 г. Поз №

Подписано в печать Формат 60 (84) 1/16

Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. Печ. Л. 0,8. Уч.-из л.

Тираж 200 экз. Заказ______

Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)

400131 Волгоград, проспект Ленина, 28

РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131 Волгоград, ул. Советская,35