Расчет режима транзистора по постоянному току

РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

НА ТРАНЗИСТОРЕ

 

(Вариант № 1)

 

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Электротехника и электроника»

Подпись Дата Ф.И.О.

Руководитель Кудинов С.И.

 

Студент Баженов К.Е.

Группа ФТ – 28062

 

 

Екатеринбург 2010

Содержание

Введение 3

Основная часть

Расчет усилителя 5

Расчет режима транзистора по постоянному току 6

Расчет параметров, обеспечивающих режим работы транзистора по постоянному току 7

Расчет делителя в цепи базы 9

Расчет усилителя с эмиттерным повторителем на выходе 10

Расчет емкости конденсаторов 11

Вывод 12

Приложение 1 13

Приложение 2 14 Библиографический список 15

 

 

Введение

 

Резистивный усилитель — это усилитель, у которого в качестве нагрузки используются резисторы. Так как в этом усилителе из-за отсутствия катушек индуктивности (индуктивностью выводов элементов пренебрегаем) не возникает колебательных процессов, то резистивный усилитель часто называют апериодическим усилителем. Резисторы в резистивном усилителе используются в качестве внутренней и внешней нагрузки. На рисунке приведена наиболее часто используемая схема однокаскадного резистивного усилителя с общим эмиттером (ОЭ). Схема с ОЭ при прочих равных условиях дает наибольший коэффициент усиления по мощности. В качестве внутренней и внешней нагрузки используются резисторы Rк и Rн соответственно. Внешний нагрузочный резистор может отсутствовать, если в качестве внутренней коллекторной нагрузки включены громкоговоритель, реле, линия связи и т. п.

Приведенную схему отличают две особенности. Первая — использование вместо источника смещения Е6э резистивного делителя напряжения, состоящего из резисторов R1 и R2. Делитель используется для экономии — не требуется дополнительного относительно сложного и дорогостоящего источника питания. Сопротивления резисторов делителя подбирают так, чтобы на базу относительно эмиттера поступала только часть напряжения питания, равная открывающему напряжению ЕБЭ = 0,5...0,8 В. В простейших схемах резистор R2 исключают и устанавливают открывающее напряжение с помощью одного резистора R1.

Вторая отличительная особенность схемы на рисунке — использование резистора Rэ. Сопротивление этого резистора равно Rэ = 0,1... 1 кОм. Его назначение — обеспечить температурную стабилизацию параметров каскада. Стабилизация возникает благодаря возникающей отрицательной обратной связи.

Отметим, что при увеличении тока коллектора напряжение на коллекторе уменьшается, так как увеличивается падение напряжения на резисторах Rк и Rн, — так возникает дополнительный фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями, равный 180°. Напряжение на выходе усилителя, возникающее на резисторе Rн, будет содержать только переменную составляющую. Постоянное напряжение на коллекторе транзистора, равное Uк0 = Еп — RкIко, отделено от резистора Rн выходным разделительным конденсатором.

В области низких частот (область НЧ) коэффициент усиления усилителя уменьшается из-за увеличения емкостных сопротивлений разделительных конденсаторов. На нулевой частоте сопротивление разделительных конденсаторов равно бесконечности и коэффициент усиления усилителя равен нулю. С уменьшением частоты увеличиваются также сопротивления блокировочных конденсаторов. Как правило, это тоже приводит к уменьшению коэффициента усиления усилителя.

На высоких частотах (область ВЧ) начинают сказываться инерционность транзистора, емкости его переходов, а также паразитные емкости монтажа, возникающие между выводами радиоэлементов и корпусом устройства. Указанные емкости невелики. Однако с ростом частоты сопротивление внутренних емкостей транзистора и паразитных емкостей монтажа уменьшается и в пределе, при f—> ∞, выводы транзистора по переменному напряжению оказываются закороченными, а выводы радиоэлементов — соединенными с корпусом. Поэтому коэффициент усиления усилителя с ростом частоты уменьшается в пределе до нуля.

Для описания частотных свойств резистивного усилителя вводятся две граничные частоты: fнч и fвч — граничные частоты для областей низких и высоких частот соответственно. Как правило, они определяются по уровню 0,707 от значения коэффициента усиления усилителя в области средних частот.

 

Расчет усилителя

Исходные данные

Вар	Ес, мВ	Rс, Ом	Ku	Rн, Ом	S	Fн,	Fв,	Tн, С	Tв, С
	0,125					500 Гц	20 кГц	-20	+80

 

Расчет

a) Определяется из задания ток в нагрузке Iн=Uн/Rн

Для определения Uн=Ec*Ku=0,000125*90=0,01125 V

Ток в нагрузке Iн=0,01125/400=0,000028125 А= 0,028125 мА

 

b) Определяется допустимая мощность

Находим мощность в нагрузке:

Pн=Iн*Uн

Pн=0,000028125*0,01125=0,00000032 Вт

Pк доп = 8*ξ*Pн= 8*1,2*0,00000032 = 0,0000030375 Вт

 

c) Определение допустимого тока коллектора транзистора Iк доп:

Iк доп=5*Iн = 0,000140625 А

 

d) Определение допустимого напряжения Uкэ доп:

Uкэ=10*Uн = 0,1125 В

e) Определение необходимого коэффициента усиления тока базы

В= (0,5÷1,5)*Ku

В= 1* 90 = 90

 

f) Частотный диапазон усилителя и выбор коэффициента частотных искажений Мн и Мв

f_{В =} 20 кГц, f_Н = 500 Гц, М_В = М_Н = 0,7

 

g) Выбираем транзистор из Приложения.

Наиболее подходящий по параметрам – транзистор КТ203Б

 

Транзистор	Uкэдоп	Iкдоп	Ркдоп	Iк0	fгр	Ск	h11э	h12э х10-3	h21э	h22э
В	мА	мВт	мкА	МГц	пФ	Ом	мкСм
КТ339А				0,5				0,05

 

 

Расчет режима транзистора по постоянному току

 

1) Выбор тока коллектора в рабочей точке

= 0,459 мА

Полученное < 1 мА, следовательно, принимаем = 1 мА.

 

Откорректируем параметры транзистора в зависимости от тока коллектора:

h21=K_Ik*h21(1mA) = 1*25

h12=K_Ik*h12(1mA) = 1*0,05*10^-3

h11= K_Ik*h11(1mA) = 1*360 Ом

h22= K_Ik*h22(1mA) = 1*11 мкСм