Расчет по переменному току транзистора ОЭ (область средних частот)

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет Энергетический

Кафедра Автоматики и электротехники

Специальность 311400 Электрификация и автоматизация с.х.

Специализация 311400 Электрификация и автоматизация с.х.

Форма обучения заочная

Курс, группа ­­­__________

 

______________________________________

РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

Расчетно-графическая работа

 

«К защите допускаю»

Руководитель

Рюкова Л.Д.

____________________

(подпись)

“___”_____________20___г.

 

Оценка при защите

 

_________________

 

_________________

(подпись)

“___”________20___г.

 

 

Уфа 2008

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ……………………………………………….3

 

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………….4

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……...………………………………………………………. 9

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………..10

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1) Задать координаты рабочей точки каскада, обеспечивающий его работу в классе (режиме) усиления – А. Для чего на выходной ВАХ транзистора (I_k=f(U_кэ)) построить нагрузочные линии по переменному и постоянному току и указать (выбрать) положение рабочей точки (U_кэ; I_k).

2) Рассчитать сопротивления резисторов, R_б1(R_б2), обеспечивающих задание выбранной рабочей точки.

3) Рассчитать параметры режима транзистора по постоянному току: Uб, Iб, Uк, Iк, Uэ, Iэ.

4) Рассчитать малосигнальные параметры каскада в области средних частот: R_вых, K_u, K_Р, K_i.

5) Определить требования к предельно-допустимым параметрам элементов схемы:

-для транзистора – I_{k max}, U_{кэ max}, P_{k max}.

-для резистора – P_{k max.}

-для источника сигнала – Е_гмах.

6) Выбрать стандартные номиналы резисторов (из рядов Е12, Е24) и стандартные значения из габаритных мощностей.

7) Обобщить результаты расчетов и сформулировать выводы о основных технических параметрах каскада и условия его номинального функционирования.

 

Таблица 1. Исходные данные для расчета каскада

Вариант	Тип каскада	Номиналы резисторов, кОм	Параметры транзистора	En(B)
Rr	Rн	Rк	Rэ	h11=rб+(β +1)rэ, кОм	h21= β	h22=1/rk, мкСм
	ОЭ	0,3	1,5	1,1	0,24	0,6

 

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Рисунок 1 Расчетная схема

 

Расчет по постоянному току транзистора ОЭ

I_kmax=E_n/(R_k+R_э)=10/(1,1+0,24)=7,46мА

Рисунок 2. Выходная характеристика транзистора ОЭ.

 

Выберем рабочую точку.

I_kp=4 мА

I_э=I_k·(β +1)/ β ≈I_k=4·(70+1)/70=4,1 мА

U_э=I_э·R_э=4,1·0,24=0,98 В

U_k=E_п-I_k·R_k=10-4·1,1=5,6В

I_б=I_k/β =4/70=0,06 мА

U_б=U_э+(0,6..0,8)=0,98+0,7=1,7 В

I_д=10·I_б=10·0,06=0,6 мА

R_б2=U_б/I_д=1,7 /0,6=2,8 кОм

R_б1=(E_п-U_б)/(I_д+I_б)=(10-1,7)/(0,6+0,06)=12,6 кОм

 

Из рисунка 2 видно, что:

U_{вых.мах}=8,8 В

I_{вых.мах}=6,8 мА

P_{вых.мах}= U_{вых.мах}· I_{вых.мах}=8,8·6,8=59,8мВт

Расчет по переменному току транзистора ОЭ (область средних частот)

 

Вычислим крутизну нагрузочной линии:

S=(R_k+R_н)/(R_k·R_н)=(1,1+1,5)/(1,1·1,5)=1,6 мА/В

U_kэ=[(R_k·R_н)/(R_k+R_н)]·I_kp+U_kp=[(1,1·1,5)/(1,1+1,5)]·4+4,8=7,3В

Рисунок 3. Выходная характеристика транзистора ОЭ

 

R_вых=R_к=1,1 кОм

R_вхvt=r_б+(β +1)r_э=h₁₁= 0,6 кОм

R_вх=(R_б1·R_б2· R_вхvt)/ [R_б1·R_б2+ (R_б1+R_б2)· R_вхvt ]

R_вх =(12,8·2,5·0,8)/ [12,8·2,5+(12,8+2,5)·0,8]=0,47 кОм

Рисунок 4. Эквивалентная схема замещения

 

Определим коэффициент усиления по напряжению:

K_u=K_e=U_вых/Е_г

К_е=β·(R_к/R_вх)·ξ_вхu·ξ_выхu

β=h₂₁=70

ξ_вхu=R_вх/(R_вх+R_г)=0,47/(0,47+0,3)=0,61

ξ_выхu=R_н/(R_н+R_к)=1,5/(1,5+1,1)=0,57

K_e=70·1,1/0,47·0,61·0,57≈57

 

Определим коэффициент усиления по току:

К_i=β·ξ_вхi·ξ_выхi

ξ_вхi=[R_б1·R_б2-R_вх(R_б1+R_б2)]/R_б1·R_б2=[12,6·2,8-0,47·(12,6+2,8)]/12,6·2,8=0,79

ξ_выхi=R_k/(R_н+R_к)=1,1/(1,5+1,1)=0,42

К_i=70·0,79·0,42=23

 

Определим коэффициент усиления по мощности:

К_Р=K_u·К_i=57·23=1311

Возьмем Е_rmax=0,1 В, тогда

U_вых.max=K_e·E_{r max}=57·0,1=5,7 В

Но по рисунку видно,что U_вых.max< 2 В

Поэтому придется уменьшить E_{r max} примерно в 2,85 раз.