Расчёт показателей усилительного каскада

РАСЧЁТ КЛЮЧА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Цель работы: определить значения элементов схемы транзисторного ключа

Исходные данные:

˗ напряжение питания Ε_к=10В;

˗ амплитуда входного сигнала U_вх=3В;

˗ амплитуда выходного сигнала U_вых≥8В;

˗ сопротивление нагрузки R_н=3,3кОм;

˗ степень насыщения транзистора S=3;

˗ температура окружающей среды t⁰=20÷60⁰С;

˗ обратный ток I_кбо=10мкА;

˗ коэффициент передачи тока базы в схеме ОЭ β_min=30;

˗ напряжение U_бэ=0,7В.

Определить значения резисторов R₁, R₂, R_к.

Пример выполнения задания.

Напряжение смещения обеспечивает закрытое состояние транзистора при отсутствии входного сигнала. Оно должно соответствовать неравенству:

≥I_{кбо max}ˑR₂,

откуда R_{2 ,}

где I_{кбо max} – значение обратного тока транзистора при максимальной температуре.

Этот ток вычисляется по формуле:

I_{кбо max}= I_кбоˑ

Подставляем исходные значения, получаем:

I_{кбо max}= 10ˑ =245мкА

Напряжение смещения выбираем из условия:

=(0,1

Предположим =0,2

Значит, =0,2ˑ10=2В

Находим R₂

R₂≤ = 8,2ˑ10³ Ом.

Согласно ГОСТ выбираем значение сопротивления

R₂ = 6,8 кОм 10%.

Для закрытого транзисторного ключа верно уравнение

Е_к–U_вых=(I_кбо + I_н)ˑR_к

Для обеспечения минимального выходного напряжения необходимо брать максимальное значение обратного тока I_{кбо max}. Поэтому

R_к≤

Подставляем данные, получаем:

R_к≤ =749 Ом

Выбираем согласно ГОСТ R_к=680 Ом 10%.

Для обеспечения заданной степени насыщения транзистора необходим ток базы I_б, определяемый по формуле:

I_б=

Получаем I_б= = 1,47 мА.

Теперь можно определить R₁

R₁=

Получаем R₁= =1,39ˑ10³ Ом

Выбираем согласно ГОСТ ближайшее к полученному значение R₁

R₁=1,5 кОм 10%.

Задание:

Получить у преподавателя свой вариант задачи и произвести решение согласно приведённой методике.

вариант   параметр
Ек, В
Uвх, В		5,3	3,5		4,5				5,4
Uвых, В			7,6
Rн, кОм	3,9	2,7	2,7	3,9	3,3	4,7	3,9	4,7	3,9
S
t0	20÷70	20÷70	20÷60	20÷60	20÷60	20÷70	20÷70	20÷60	20÷70
Iкбо, мкА
βmin
Uбэ, В	0,9	0,8	0,6	0,9	0,8	0,7	0,7	0,8	0,9

Номинальное сопротивление резисторов по ряду Е6, Е2, У24

(омы, килоомы, мегаомы)

1,0	1,0 1,2	1,0 1,1 1,2 1,3
1,5	1,5 1,8	1,5 1,6 1,8 2,0
2,2	2,2 2,7	2,2 2,4 2,7 3,0
3,3	3,3 3,9	3,3 3,6 3,9 4,3
4,7	4,7 5,6	4,7 5,1 5,6 6,2
6,8	6,8 8,2	6,8 7,5 8,2 9,1
20%	10%	%	20%	10%	%	20%	10%	%

РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

Цель работы: рассчитать коэффициент усиления, коэффициент передачи цепи обратной связи, входное и выходное сопротивление двухкаскадного усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по напряжению.

В двухкаскадном усилителе с ОЭ («двойка по напряжению») применена последовательная отрицательная обратная связь по напряжению. Транзисторы VT₁ и VT₂ идентичны: β=40; R_Э=1кОм; R_ОС=10 кОм; R_К=20 кОм; R_вых=24,8кОм.

Определить усилительные параметры схемы.

Решение.

Глубина обратной связи в схеме с последовательной ООС по напряжению определяется выражением

F=1+K · Ϫ,

где K– коэффициент усиления по напряжению в схеме без ООС; Ϫ –коэффициент передачи цепи ООС.

Для определения глубины ООС вычислим указанные параметры при следующих допущениях:

R_r << R_вх1; R_вых2 << R_н; R_ОС >> R_Э.

Коэффициент усиления схемы по напряжению

К ₂ R_К2/ R_Э = 40· (3,9·10³)/10³=156.

Коэффициент передачи цепи ОС

Ϫ= R_Э/ (R_Э+ R_ОС)=10³/(10³+10⁴)=0,091.

Отсюда глубина ООС равна:

F=1+156·0,091=15,182.

Коэффициент усиления схемы с ООС

К _ОС= К/ F=156/15,182=10,275.

Входное сопротивление схемы

R_{вх ОС} = R_вх F (1+ ₁) R_Э·F = 41·10³·15,182 = 622,455 кОм.

При большом сопротивлении участка база-эмиттер-земля начинает сказываться шунтирующее действие участка база-коллектор, и входное сопротивление ограничивается величиной r_К1.

Выходное сопротивление

R_{вых ОС} = = = = 1,151кОм.

вариант
RК, кОм	4,7	5,6	6,8	5,6	3,9	5,6	4,7	5,6	3,9	4,7	4,7	5,6
RЭ, кОм	1,5	1,8	2,2	1,2	1,5		2,2	1,8	1,5		2,2	1,2
RОС, кОм
Rвых, кОм

вариант
RК, кОм	3,9	4,7	3,9	3,9	5,6	6,8	6,8	4,7	3,3	4,7	5,6	4,7
RЭ, кОм	1,2	1,5	1,5	1,8	2,2	1,5	1,5	1,8	1,8	2,2	2,2	1,2
RОС, кОм
Rвых, кОм