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 (Ik=f(Uкэ)) построить нагрузочные линии по переменному и постоянному току и указать (выбрать) положение рабочей точки (Uкэ; Ik).
2) Рассчитать сопротивления резисторов, Rб1(Rб2), 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: Rвых, Ku, KР, Ki.
5) Определить требования к предельно-допустимым параметрам элементов схемы:
-для транзистора – Ik max, Uкэ max, Pk max.
-для резистора – Pk max.
-для источника сигнала – Егмах.
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
Ikmax=En/(Rk+Rэ)=10/(1,1+0,24)=7,46мА
Рисунок 2. Выходная характеристика транзистора ОЭ.
Выберем рабочую точку.
Ikp=4 мА
Iэ=Ik·(β +1)/ β ≈Ik=4·(70+1)/70=4,1 мА
Uэ=Iэ·Rэ=4,1·0,24=0,98 В
Uk=Eп-Ik·Rk=10-4·1,1=5,6В
Iб=Ik/β =4/70=0,06 мА
Uб=Uэ+(0,6..0,8)=0,98+0,7=1,7 В
Iд=10·Iб=10·0,06=0,6 мА
Rб2=Uб/Iд=1,7 /0,6=2,8 кОм
Rб1=(Eп-Uб)/(Iд+Iб)=(10-1,7)/(0,6+0,06)=12,6 кОм
Из рисунка 2 видно, что:
Uвых.мах=8,8 В
Iвых.мах=6,8 мА
Pвых.мах= Uвых.мах· Iвых.мах=8,8·6,8=59,8мВт
 |
Расчет по переменному току транзистора ОЭ (область средних частот)
Вычислим крутизну нагрузочной линии:
S=(Rk+Rн)/(Rk·Rн)=(1,1+1,5)/(1,1·1,5)=1,6 мА/В
Ukэ=[(Rk·Rн)/(Rk+Rн)]·Ikp+Ukp=[(1,1·1,5)/(1,1+1,5)]·4+4,8=7,3В
Рисунок 3. Выходная характеристика транзистора ОЭ
Rвых=Rк=1,1 кОм
Rвхvt=rб+(β +1)rэ=h11= 0,6 кОм
Rвх=(Rб1·Rб2· Rвхvt)/ [Rб1·Rб2+ (Rб1+Rб2)· Rвхvt ]
Rвх =(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:
Ku=Ke=Uвых/Ег
Ке=β·(Rк/Rвх)·ξвхu·ξвыхu
β=h21=70
ξвхu=Rвх/(Rвх+Rг)=0,47/(0,47+0,3)=0,61
ξвыхu=Rн/(Rн+Rк)=1,5/(1,5+1,1)=0,57
Ke=70·1,1/0,47·0,61·0,57≈57
Определим коэффициент усиления по току:
Кi=β·ξвхi·ξвыхi
ξвхi=[Rб1·Rб2-Rвх(Rб1+Rб2)]/Rб1·Rб2=[12,6·2,8-0,47·(12,6+2,8)]/12,6·2,8=0,79
ξвыхi=Rk/(Rн+Rк)=1,1/(1,5+1,1)=0,42
Кi=70·0,79·0,42=23
Определим коэффициент усиления по мощности:
КР=Ku·Кi=57·23=1311
Возьмем Еrmax=0,1 В, тогда
Uвых.max=Ke·Er max=57·0,1=5,7 В
Но по рисунку видно,что Uвых.max< 2 В
Поэтому придется уменьшить Er max примерно в 2,85 раз.
