Расчет статического режима работы биполярного транзистора по постоянному току (расчет рабочей точки)

Анализ технического задания.

В современной радиоэлектронной аппаратуре используются усилители. Усилитель осуществляет увеличение энергии управляющего сигнала за

счет энергии вспомогательного источника. Входной сигнал является как бы шаблоном, в соответствии с которым регулируется поступление энергии от источника к потребителю усиленного сигнала. Усилители делятся [1]:

1) По способности усиливать постоянные и переменные сигналы:

· Усилители постоянного тока

· Усилители переменного тока

2) По виду сигналов, для которых предназначен усилитель:

· Усилители гармонических сигналов

· Усилители импульсных сигналов

3) По диапазону частот, на которые рассчитан усилитель:

· Усилители низкой частоты (предназначены для усиления частот звукового диапазона 0,01…20кГц)

· Усилители высокой частоты (предназначены для усиления сигналов в радиочастотном диапазоне)

4) По усиливаемому электрическому показателю:

· Усилители напряжения

· Усилители тока

· Усилители мощности

Существует понятие коэффициента передачи усилителя – это функция, определяемая как отношение выходного сигнала усилителя к его входному сигналу.

В современных транзисторах используется коэффициент α=0,9÷0,999 Данная величина всегда меньше единицы, но близка к ней.[2]

Параметры рассчитываемого усилителя близки к параметрами, предложенным в задании к курсовой работе. Исходя из этого, можно сделать вывод, что используя современную элементную базу, можно реализовать данную курсовую работу.

Выбор транзистора и элементной базы.

Для расчета усилителя я выбираю транзистор КТ201А. Это отечественный маломощный биполярный транзистор n-p-n структуры. Он предназначен для применения в усилителях низкой частоты. Выпускается в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами.

Общеизвестно, что техника может работать в предельном режиме, но надежность и срок службы оборудования уменьшается. Поэтому необходимо выбрать транзистор исходя из условия, что . Это означает, что необходимо выбрать транзистор с максимальным напряжением не менее 20 В. В задании указана верхняя граничная частота не менее 210 кГц. Для того чтобы упростить расчет АЧХ необходимо выбрать транзистор с граничной частотой превышающей это значение. Это позволит считать транзистор частотно-независимым. Таким образом, верхняя граничная частота транзистора должна быть не менее 1МГц. В задании указан температурный диапазон (-20-+80⁰С), который должен выдерживать выбранный транзистор.

На основе вышеизложенного для реализации технического задания подойдет транзистор КТ201А. Параметры транзистора приведены ниже:

******

Расчет статического режима работы биполярного транзистора по постоянному току (расчет рабочей точки).

Для обеспечения надежной работы при широком разбросе параметров транзистора и изменения условий окружающей среды рассчитаем рабочую точку с помощью H смещения.

Зададим . Ток коллектора рассчитывается по формуле: ,

при условии выбора рабочей точки в середине нагрузочной прямой. Выражаем из этой формулы : . Округляем резистор до значения соответствующего ряду ***. Выбираем .

Теперь рассчитаем исходя из формулы для коэффициента усиления каскада: . Отсюда . Округляем резистор до значения соответствующего ряду ***. Выбираем .

Рассчитаем ток базы: ,

где - коэффициент усиления ока базы в схеме с ОЭ.

Для задания рабочей точки транзистора необходимо зафиксировать напряжение на базе с помощью делителя напряжения. Ток через резисторы и делителя напряжения должен быть много больше тока базы для обеспечения режима источника ЭДС. Возьмем ток делителя в 10 раз больше тока базы, т. е. . Тогда .