Расчет режима транзистора по постоянному току
РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ
НА ТРАНЗИСТОРЕ
(Вариант № 1)
КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Электротехника и электроника»
Подпись Дата Ф.И.О.
Руководитель Кудинов С.И.
Студент Баженов К.Е.
Группа ФТ – 28062
Екатеринбург 2010
Содержание
Введение 3
Основная часть
Расчет усилителя 5
Расчет режима транзистора по постоянному току 6
Расчет параметров, обеспечивающих режим работы транзистора по постоянному току 7
Расчет делителя в цепи базы 9
Расчет усилителя с эмиттерным повторителем на выходе 10
Расчет емкости конденсаторов 11
Вывод 12
Приложение 1 13
Приложение 2 14 Библиографический список 15
Введение
Резистивный усилитель — это усилитель, у которого в качестве нагрузки используются резисторы. Так как в этом усилителе из-за отсутствия катушек индуктивности (индуктивностью выводов элементов пренебрегаем) не возникает колебательных процессов, то резистивный усилитель часто называют апериодическим усилителем. Резисторы в резистивном усилителе используются в качестве внутренней и внешней нагрузки. На рисунке приведена наиболее часто используемая схема однокаскадного резистивного усилителя с общим эмиттером (ОЭ). Схема с ОЭ при прочих равных условиях дает наибольший коэффициент усиления по мощности. В качестве внутренней и внешней нагрузки используются резисторы Rк и Rн соответственно. Внешний нагрузочный резистор может отсутствовать, если в качестве внутренней коллекторной нагрузки включены громкоговоритель, реле, линия связи и т. п.
Приведенную схему отличают две особенности. Первая — использование вместо источника смещения Е6э резистивного делителя напряжения, состоящего из резисторов R1 и R2. Делитель используется для экономии — не требуется дополнительного относительно сложного и дорогостоящего источника питания. Сопротивления резисторов делителя подбирают так, чтобы на базу относительно эмиттера поступала только часть напряжения питания, равная открывающему напряжению ЕБЭ = 0,5...0,8 В. В простейших схемах резистор R2 исключают и устанавливают открывающее напряжение с помощью одного резистора R1.
Вторая отличительная особенность схемы на рисунке — использование резистора Rэ. Сопротивление этого резистора равно Rэ = 0,1... 1 кОм. Его назначение — обеспечить температурную стабилизацию параметров каскада. Стабилизация возникает благодаря возникающей отрицательной обратной связи.
Отметим, что при увеличении тока коллектора напряжение на коллекторе уменьшается, так как увеличивается падение напряжения на резисторах Rк и Rн, — так возникает дополнительный фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями, равный 180°. Напряжение на выходе усилителя, возникающее на резисторе Rн, будет содержать только переменную составляющую. Постоянное напряжение на коллекторе транзистора, равное Uк0 = Еп — RкIко, отделено от резистора Rн выходным разделительным конденсатором.
В области низких частот (область НЧ) коэффициент усиления усилителя уменьшается из-за увеличения емкостных сопротивлений разделительных конденсаторов. На нулевой частоте сопротивление разделительных конденсаторов равно бесконечности и коэффициент усиления усилителя равен нулю. С уменьшением частоты увеличиваются также сопротивления блокировочных конденсаторов. Как правило, это тоже приводит к уменьшению коэффициента усиления усилителя.
На высоких частотах (область ВЧ) начинают сказываться инерционность транзистора, емкости его переходов, а также паразитные емкости монтажа, возникающие между выводами радиоэлементов и корпусом устройства. Указанные емкости невелики. Однако с ростом частоты сопротивление внутренних емкостей транзистора и паразитных емкостей монтажа уменьшается и в пределе, при f—> ∞, выводы транзистора по переменному напряжению оказываются закороченными, а выводы радиоэлементов — соединенными с корпусом. Поэтому коэффициент усиления усилителя с ростом частоты уменьшается в пределе до нуля.
Для описания частотных свойств резистивного усилителя вводятся две граничные частоты: fнч и fвч — граничные частоты для областей низких и высоких частот соответственно. Как правило, они определяются по уровню 0,707 от значения коэффициента усиления усилителя в области средних частот.
Расчет усилителя
Исходные данные
| Вар | Ес, мВ | Rс, Ом | Ku | Rн, Ом | S | Fн, | Fв, | Tн, С | Tв, С |
| 0,125 | 500 Гц | 20 кГц | -20 | +80 |
Расчет
a) Определяется из задания ток в нагрузке Iн=Uн/Rн
Для определения Uн=Ec*Ku=0,000125*90=0,01125 V
Ток в нагрузке Iн=0,01125/400=0,000028125 А= 0,028125 мА
b) Определяется допустимая мощность
Находим мощность в нагрузке:
Pн=Iн*Uн
Pн=0,000028125*0,01125=0,00000032 Вт
Pк доп = 8*ξ*Pн= 8*1,2*0,00000032 = 0,0000030375 Вт
c) Определение допустимого тока коллектора транзистора Iк доп:
Iк доп=5*Iн = 0,000140625 А
d) Определение допустимого напряжения Uкэ доп:
Uкэ=10*Uн = 0,1125 В
e) Определение необходимого коэффициента усиления тока базы
В= (0,5÷1,5)*Ku
В= 1* 90 = 90
f) Частотный диапазон усилителя и выбор коэффициента частотных искажений Мн и Мв
fВ = 20 кГц, fН = 500 Гц, МВ = МН = 0,7
g) Выбираем транзистор из Приложения.
Наиболее подходящий по параметрам – транзистор КТ203Б
| Транзистор | Uкэдоп | Iкдоп | Ркдоп | Iк0 | fгр | Ск | h11э | h12э х10-3 | h21э | h22э |
| В | мА | мВт | мкА | МГц | пФ | Ом | мкСм | |||
| КТ339А | 0,5 | 0,05 |
Расчет режима транзистора по постоянному току
1) Выбор тока коллектора в рабочей точке 
= 0,459 мА
Полученное < 1 мА, следовательно, принимаем = 1 мА.
Откорректируем параметры транзистора в зависимости от тока коллектора:
h21=KIk*h21(1mA) = 1*25
h12=KIk*h12(1mA) = 1*0,05*10-3
h11= KIk*h11(1mA) = 1*360 Ом
h22= KIk*h22(1mA) = 1*11 мкСм