Справочные данные на транзистор КТ-3107А

Задание на проектирование и исходные данные

Рассчитать элементы схемы однокаскадного усилителя, удовлетворяющего указанным техническим требованиям:

1. Усилительный каскад выполнить по заданной схеме с общим коллектором;

2. Рекомендуемый тип транзистора КТ-3107А

3. Амплитуда неискаженного выходного сигнала не менее 3.5 В;

4. Коэффициент усиления напряжения при заданном сопротивлении нагрузки Ом и внутреннем сопротивлении источника сигнала Ом;

5. Усилитель при заданной емкости нагрузки нФ должен обеспечить полосу пропускания Гц … кГц;

6. Температурный диапазон работы усилителя: -40ºС…+60ºС.

2. Обоснование и расчёт элементов усилительного каскада

Принципиальная схема усилительного каскада

Рис. 1 Принципиальная схема усилительного каскада с ОК

Вольтамперные характеристики транзистора КТ-352А

Рис. 2 Входные характеристики транзистора КТ-352А

Рис.3 Выходные характеристики транзистора КТ-352А

Справочные данные на транзистор КТ-352

- Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим коллектором .

- Предельная частота коэффициента передачи тока МГц.

- Предельно допустимый ток коллектора мА.

- Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база В.

- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база В.

- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер В.

- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора мВт.

- Емкость коллекторного перехода пФ.
- Емкость эмиттерного перехода пФ.

Расчет резисторов.

· Выбор рабочей точки транзистора.

По выходной ВАХ транзистора определим границу режима насыщения В.

Запас для ухода рабочей точки из-за термонестабильности В.

Амплитуда неискаженного выходного сигнала В.

U_А = U_н + U_нел + U_Т= 7.5 В

Напряжение коллектор-эммитер в рабочей точке не менее 7.5 В

E_п = U_А + U_н + U_Е, где U_Е = (2…3) U_н.

U_Е=7В

E_п=7.5+3.5+7=18В

Из номинального ряда выберем напряжение источника питания Е_п=18 В.

Выберем напряжение коллектор-эмиттер в раб. точке так В.

Выберем точку, соответствующую току коллектора в рабочей точке, например,

мА

Рис 4 Рабочая точка (А1) и нагрузочные прямые по постоянному (красная) и переменному (синяя) току.

· Определение сопротивлений выходной цепи

Зная ток коллектора рабочей точки, определим сопротивление

R₌= R_э = (для каскада с общим коллектором)

R_э = = 909 Ом

Из номинального ряда выбираем резистор R_э =910Ом

Определим сопротивление каскада по переменному току

Ом.

Каскад	ОК
R=	Rэ = 910 Ом
R~	Rэ||Rн = 411 Ом

· Проверка допусков транзистора

не выполнено

Рекомендуемый транзистор не подходит т.к. < . Выберем другой транзистор запишем его характеристики.

Транзистор КТ-3107А

Вольтамперные характеристики транзистора

Рис. 5 входные характеристики транзистора КТ-3107А

Рис 6 Выходные характеристики транзистора КТ-3107А

Справочные данные на транзистор КТ-3107А

1. Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора =70..140

2. Ёмкость коллекторного перехода С_к=7 пФ

3. Ёмкость эмиттерного перехода С_э=20пФ

4. Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база U_бэ=5В

5. Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база U_кб=50 В;

6. Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер U_кэ=45 В

7. Ток коллектора в режиме насыщения I_кн= 200 мА

8. Максимально допустимая мощность на коллекторе P_к= 300 мВт

Предельная частота коэффициента передачи тока f₁=200 МГц

Выберем рабочую точку

Выберем напряжение коллектор-эмиттер в раб. точке так В.

Выберем точку, соответствующую току коллектора в рабочей точке, например,

мА

Рис. 7 Выходная характеристика. А1- рабочая точка

Зная ток коллектора рабочей точки, определим сопротивление

R₌= R_э =

R_э = = 571 Ом

Из номинального ряда выбираем резистор R_э =560 Ом

Определим сопротивление каскада по переменному току

Ом.

Каскад	ОК
R=	Rэ = 560 Ом
R~	Rэ||Rн = 320 Ом

Проверка допусков транзистора

выполнено

выполнено

выполнено

Транзистор КТ-3107А подходит.

Можно продолжать расчет.

· Расчет сопротивления базы

Для каскада с ОК выполняется K_{u хх} 1 и 1 и можно воспользоваться следующими формулами:

K_eТЗ (1+0.05)

0.7875=

R_вх= 4450 Ом

Из формулы R_вх находим величину R_б

4450= ; R_{б =}

R_б=5200 Ом

· Рассчитаем значения сопротивлений R₁ и R₂, удовлетворяющие условиям:

,

, где В.

Получим R₁ = 10050 Ом и R₂ = 10600 Ом.

Выберем сопротивления R₁ и R₂ из номинального ряда: R₁ = 10 кОм и R₂ = 11 кОм.

Рис.8 направление токов в каскаде с ОК и транзистором типа pnp

· Расчет рабочего режима каскада

Нанесем рабочую А2 ( на ВАХ транистора.

Рис. 8 Выходная характеристика

Как видно из рисунка точка А2 находится достаточно близко к А1, выбранной ранее.

Можем продолжить расчет.

· Расчет возможного ухода рабочего тока.

Найдём отклонения значений токов и напряжений из-за термонестабильности и разброса значений коэффициента β:

мА,

где = =0.2мА = ·I_кA=0.5мА

· =0.25В

· Графический расчет рабочего режима.

Рис. 10 входная характеристика. Точка А3- рабочая точка полученная графически

Рис 11 Выходная характеристика

· Определение h-параметров схемы (по графикам).

Рис. 12 Входная характеристика

Рис. 13 выходная характеристика

· Определение основных параметров каскада.

Найдём коэффициент усиления напряжения, входное и выходное сопротивления:

Для каскада ОК:

=0.9955

=0.7822 =0.9802

2.5 Расчёт конденсаторов

Рассчитаем разделительные конденсаторы С_р1 и С_р2, которые снижают коэффициент усиления каскада.

мс;

.

Полагая, что

Получим мс.

Тогда из формул:

,

находим С_р1 = 0,57мкФ, С_р2 = 4.16 мкФ.

Из ряда С_р1 = 0,56 мкФ, С_р2 = 4.3 мкФ.

· Определение верхней границы полосы пропускания каскада

Проверим, превысит ли полученное значение верхней границы частоты требуемое по условию: кГц.

3,08 мкс

мкс;

Верхняя граница полосы пропускания:

51,5 кГц.

Условие выполнено.