Пример расчёта электронного усилителя на биполярном транзисторе

Задача 1. Рассчитать схему и осуществить выбор элементов усилителя переменного сигнала на биполярном транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером. Описать назначение элементов.

Исходные данные.

Тип транзистора	, В	, мА	, Гц
КТ315А		1,0

 

Решение. Схема усилителя имеет вид, представленный на рисунке 1-а (структура n-p-n).

Из справочных данных для этого транзистора определяем, что коэффициент для него не менее 20. Для выполнения расчетов выбираем .

В режиме покоя (при =0) напряжение на коллекторе должно быть равно половине э.д.с. источника питания:

(В).

Тогда

Определим величину сопротивления резистора и ёмкость конденсатора С_Э, решив систему уравнений:

 

Откуда

 

 

Определим величину сопротивления по формуле:

Так как коллекторный и эмиттерный токи практически равны, то (мА).

Тогда напряжение на эмиттере в режиме покоя (В).

Определим потенциал базы в режиме покоя:

(B)

Для нахождения сопротивлений резисторов и решим систему уравнений:

 

 

.

Расчет емкости разделительного конденсатора выполним исходя из того, что для входного сигнала усилитель представляет собой фильтр высоких частот (ФВЧ), эквивалентная схема которого имеет следующий вид (рисунок 2):

 

Рисунок 2 - Усилитель как ФВЧ для входного сигнала

 

На частоте среза f_c для ФВЧ выполняется следующее условие:

где

Подставив в это выражение (Гц), определим

Элементы и для выходного сигнала также представляют собой ФВЧ, для которого справедливо выражение:

Приняв (кОм), найдем :

(Ф)

В соответствии с выполненными расчётами производим выбор элементов, результаты которого сводим в таблицу 1.

Опишем назначение каждого элемента усилителя.

Схема усиления построена на биполярном транзисторе и благодаря наличию конденсатора который не пропускает постоянную составляющую входного сигнала, усиливает только переменную составляющую входного сигнала.

Резисторы и задают режим работы усилителя, они накладывают обратные связи и служат для стабилизации рабочей точки.

Резистор необходим для преобразования тока в напряжение.

Конденсатор не пропускает постоянную составляющую сигнала формируемого усилителем.

Резисторы , и конденсатор С_Э служат для регулирования коэффициента усиления. Наличие двух резисторов и конденсатора, включенного последовательно с одним из них необходимо для различных коэффициентов усиления для переменной и постоянной составляющей сигнала. Резистор накладывает отрицательную обратную связь для стабилизации рабочей точки при изменении температуры.

 

Таблица 1 – Результаты выбора элементов

 

	Сопротивления, Ом	Емкости, мк Ф
Элемент						СЭ
Расчётное значение							0,24	0,1
Стандартное значение по ряду Е24	10·103			5,6·103	33·103		0,24	0,1
Обозначениевыбранного элемента	МЛТ-0,125-10 кОм ± 5%	МЛТ-0,125-680 Ом ± 5%	МЛТ-0,125-2,4 кОм ±5%	МЛТ-0,125-5,6 кОм ±5%	МЛТ-0,125-33 кОм ±5%	К-10-17-50В –15 мкФ ±5%	К-10-17-50В –240 нФ ±5%	К-10-17-50В –100 нФ ±5%