Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим коллектором (эмиттерный повторитель)




Данную схему (рис. 5) называют также эмиттерным повторителем, вследствие того, что ее выходное напряжение, снимаемое с эмиттера транзистора, близко по величине к входному напряжению(Uн=Uвх— Uбэ»Uвх) и совпадает с ним по фазе.

Резистор Rэ в схеме выполняет те же функции, что и Rк в схеме с ОЭ - создание Uвых за счет протекания Iэ, управляемого по цепи базы. R1, R2 задают режим покоя каскада, часто R2 не вводят для того, чтобы увеличить входное сопротивление.

Высокое Rвх — основное достоинство схемы с ОК, поэтому схему с ОК применяют для согласования с источником сигнала, обладающим высоким внутренним сопротивлением.

Для оценки КU примем Rвх>>Rг, а Rвх»(1+b)(Rэ||Rн) при этом КU»1, точно КU<1 и в пределе стремится к 1.

Это свойство каскада ОК используют, когда необходимо повысить мощность сигнала при сохранении величины его амплитуды напряжения, т.к. КU»1, то и КP»КI.

Выходное сопротивление мало (10¸50) Ом.

Это свойство используют, когда необходимо решить задачу согласования выходной цепи усилителя с низкоомным сопротивлением нагрузки. При этом каскад ОК применяют в качестве выходного каскада усилителя.

Влияние разделительных конденсаторов на частотную характеристику полностью аналогично влиянию соответствующих конденсаторов в каскаде с ОЭ. Они полностью определяют вид низкочастотной части АЧХ каскада.

Важной особенностью эмиттерного повторителя является то, что его входное сопротивление резко уменьшается при повышенной частоте. Это обусловлено инерционностью процессов в базе транзистора, а также наличием коллекторной и нагрузочной емкостей.

Функциональная схема приведена на рис 5.

Рис 5. Функциональная схема каскада с ОК.

 

Практическая часть

Для расчета выбрали схему, которая изображена на рис. 6.


Рис 6. Электрическая принципиальная

схема усилительного каскада с ОК.

VT1, Rэ – эмиттерный повторитель.

RБ1, RБ2 – резистивный делитель напряжения для смещения рабочей точки транзистора.

С1, С2 – разделительные (фильтрующие) конденсаторы, которые свободно пропускают переменное напряжение в заданном диапазоне частот и отделяют каскад по входу и выходу по постоянному току.

Rн – сопротивление нагрузки, с которого снимают выходной сигнал.

 

Характерные особенности схемы:

1) Высокое входное сопротивление, значение которого достаточно стабильно.

2) Большой коэффициент усиления по току.

3) Стабильный коэффициент усиления по напряжению, близкий к единице.

4) Малое выходное сопротивление.

5) Отсутствие в рабочем диапазоне частот фазового сдвига между входным и выходным напряжениями.

Недостатки: Ограничение по сопротивлению нагрузки, так как при низкоомной нагрузке емкость конденсатора С2 должна быть очень большой.

где Iэ пок – ток эмиттера при нулевом входном сигнале Uвх; Uп – напряжение питания.

где Uэ пок – выходное напряжение эмиттерного повторителя при нулевом напряжении Uвх.

где Uб пок – входное напряжение транзистора.

где kд – коэффициент делителя напряжения.

где RБVT – входное сопротивления транзистора; β – коэффициент передачи по току.

Входное сопротивление каскада равно эквивалентному сопротивлению параллельно соединенных RБ1, RБ2, RБVT: Rвх=RБ1//RБ2// RБVT.

Выходное сопротивление каскада численно равно эквивалентному сопротивлению параллельно соединенным RЭ и Rн.

Емкость конденсаторов вычисляют по следующим формулам:

где ωн- нижняя граница частот.

 

Расчетная часть

Исходные данные к работе: Uп=5В, Rвх= 6кОм, Rвых= 2кОм, f=100Гц-10кГц.

3.1 Расчет сопротивления в цепи эмиттера:

По известному эмпирическому соотношению Rэ=(0.4..0.8)Rн. Пусть для нашей схемы Rэ=0.5Rн. Тогда из формулы для расчета Rвых = Rэ//Rн имеем:

При Rвых= 2кОм из формулы (3.1) определим Rэ и Rн:

Выбираем по ближайшему номинальному значению из ряда Е24.

Нашему выбору удовлетворяет резистор типа МЛТ-0,125 с параметрами для

 

3.2 Расчет входного сопротивления транзистора RБVT.

RБVT= (1+β)*Rэ (3.2)

Для современных транзисторов коэффициент β=20÷1000. Пусть β=50, то входное сопротивление составит:

RБVT= (1+50)*3= 153 кОм

3.3 Расчет сопротивлений делителя:

По формуле (2.2) определим напряжение на эмиттере в режиме покоя:

По формуле (2.3) определим напряжение на базе транзистора в режиме покоя:

Запишем уравнение для сопротивлений делителей:

Входное сопротивление каскада равно эквивалентному сопротивлению параллельно соединенных RБ1, RБ2, RБVT: Rвх=RБ1//RБ2// RБVT. Откуда получаем еще одно соотношение для RБ1и RБ2:

Решаем систему уравнений (3.3) и (3.4), получаем:

Из ряда Е24 номинальных значений сопротивлений выбираем для RБ1и RБ2:

Нашему выбору удовлетворяют резисторы типа МЛТ-0,125 (постоянные металлопленочные лакированные теплостойкие, 0.125 – номинальная рассеиваемая мощность) с допуском на номинальное сопротивление 10%:

3.4 Расчет емкостей для ФВЧ для входа и выхода.

Емкость конденсаторов определяется по формулам (2.6) и (2.7), которая составила:

Выбираем емкости из ряда Е12 с запасом емкости:

Для данной схемы выбираем керамические конденсаторы емкостью 0,47мкФ: К15-5 Н70 (К - конденсатор постоянной емкости, 15 - керамические высоковольтный на номинальное напряжение до 1,6 кВ, Н70 – Группа ТКЕ) ±5%.

3.5 Выбор транзистора.

Выбранный транзистор должен удовлетворять следующим условиям:

Данным условиям удовлетворяет транзистор МП11А(
Транзистор германиевый сплавной n-p-n усилительный низкочастотный с ненормированным коэффициентом шума на частоте 1 кГц.
Предназначены для усиления сигналов низкой частоты.
Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами.
Обозначение типа приводится на боковой поверхности корпуса.
Масса транзистора не более 2 г.).

Заключение

Выполнив цель нашей курсовой работы, мы освоили навыки расчета электронных схем усилителей на транзисторах, поняли основные принципы работы этих схем.

Основные выводы по проделанной работе:

Не обладая усилением по напряжению, каскад с ОК обеспечивает значительное усиление по току, следствием этого является значительное усиление по мощности.

Каскад с ОК имеет достаточно высокое входное сопротивление, аналогичное входному сопротивлению каскада о ОЭ. При этом его выходное сопротивление очень мало, т.е., он особенно удобен для согласования высокоомных источников сигнала с низкоомной нагрузкой. На практике мы можем значительно повысить входное сопротивление (обычно гораздо больше, чем в каскаде с ОЭ), используя принцип следящей связи, описанный при рассмотрении усилителей с ОЭ. Малое выходное сопротивление делает каскад с ОК идеальным при согласовании с емкостной нагрузкой.

В первой части был рассмотрен теоретический материал, разобрана функциональная схема усилительного каскада с ОК. Во второй части была рассмотрена электрическая принципиальная схема эмиттерного повторителя. В третьей части были произведены расчет и выборка элементов схемы.

 

 

Список литературы

1) С. Г. Прохоров, В. Г. Трусенев «Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе: учебно-методическое пособие – Казань: КГТУ, 2001г.

2)Пауль Хоровиц, Уинфилд Хилл «Искуство схемотехники» 5-е издание – М: «Мир»,1998 г

3) А.С. Касаткин, М.В. Немцов «Электротехника» учебник - М: «Академия», 2008г

4) Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982 г.

5) В.В. Афанасьев, М.П. Данилаев, И.И. Нуреев, А.И. Усанов «Схемотехника аналоговых электронных устройств» метод. пособие – Казань: КГТУ, 2006г.

6) http://ru.wikipedia.org – электронный ресурс

7) http://promelectron.ru – электронный ресурс

 

Приложение (электрическая принципиальная схема).

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-09-03; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2946 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Надо любить жизнь больше, чем смысл жизни. © Федор Достоевский
==> читать все изречения...

2332 - | 2011 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.013 с.