Влияние температуры на режим работы усилительного каскада

Расчет усилительного каскада

Исходные данные

Рисунок 1. Принципиальная электрическая схема усилителя

Форма сигнала- колокол/+

В качестве изучаемого транзистора взят транзистор КТ312А

Его параметры, указанные в справочнике, внесены в таблицу 1:

Транзистор	U_кб	U_кэ	I_кдоп	I_кб0	Р_кдоп	f_гр	С_к	h_11э	h_12э х10^-3	h_21э	h_22э
В	В	мА	мкА	мВт	МГц	пФ	Ом	мкСм
КТ312А				0,2					0,06

Таблица 1: Параметры транзистора КТ312А

Uкб - Максимально допустимое напряжение коллектор-база

Uкэо - Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер

Iк доп - Максимально допустимый постоянный ток коллектора

Pк доп - Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора

h21э - Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

fгр - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером

R_вх » 0,8· h_11э=0,8*300=240 Ом

β= h21э=40

Далее выбираем данные изучаемого усилительного каскада, данные заносим в таблицу 2:

Е_пит В	Е_r мВ	R_r Ом	K₀	R_н Ом	S	τ_и мкс	Tн С	Tв С

Таблица 2: исходные данные

Е_r - максимальное напряжение входа усилителя;

K₀ - коэффициент усиления;

R_r - сопротивление источника сигнала;

R_Н - сопротивление нагрузки (R_н » R_вх );

τ_и- длительность входного импульса;

T_max, T_min- диапазон температур окружающей среды;

S - коэффициент температурной нестабильности

Расчет по постоянному току

Находим максимальное напряжение на выходе

Uвых.max=Er*K=150 40=6 В

Выбираем ток коллектора в рабочей точке :

15 мА

Рассчитываем R_к : 30 мА ; E_к= 15 В; R_к=15 В/30 мА=500 Ом

Полученное значение сопротивления округляем до ближайшего номинального значения:

R_к=510 Ом

Определяем мощность p_к= =114,75 мВт

По вольт-амперной характеристике определяем значение U_кэ=7,5 В

Ток базы в рабочей точке : =15*10^-3 /40=375 мкА

Рассчитываем R_э: =15,375 мА

R_э= (0,2,…,0,3) E_к / I_э=0,25*15 B/15,375 мА=244 Ом

Полученное значение сопротивления округляем до ближайшего номинального значения

R_э=240 Ом

Определяем мощность p_э= =56,73 мВт

Рассчитываем R_б: R_б=1394,3 Ом

Полученное значение сопротивления округляем до ближайшего номинального значения

R_б=1400 Ом

Определяем напряжение базы

=15*10 *240+0,6=4,2 В ,

где - напряжение между базой и эмиттером в рабочей точке, обычно для кремниевых транзисторов принимают .

Рассчитываем делитель в цепи базы. Напряжение холостого хода делителя =4,2+0,375*10 *1394,3=4,72 В

Величины сопротивлений вычисляются по выражениям

=15*1394/4,72=4430 Ом

=4430*1394/(4430-1394)=2034 Ом

Полученные значения сопротивлений округляем до ближайших номинальных значений: R1=4300 Ом, R2=2200Ом.

=15/(4420+2050)=2,3 мА

P₁= =23,38 мВт P₂= =10,84 мВт

Рассчитанные сопротивления резисторов заносим в таблицу:

Rк	Rэ	R1	R2
Ом	Ом	4700 Ом	2200 Ом

Влияние температуры на режим работы усилительного каскада

При изменении температуры окружающей среды изменяются параметры

транзистора, что приводит к изменению токов и напряжений в схеме. Рассчитаем величину приращения коллекторного тока ΔIк при изменении температуры в заданном интервале ΔТ=2 С

∆ = S[∆ - ∆ /( )+∆β/ β*( + )]

∆ =I_кб0=0,2 =2,7мкА

∆ =2,3*10^-3*∆Т=2,3*10^-3*20=0,046

∆β=0,1*β*∆Т/10=0,1*40*2=8

∆ = 5[2,7*10^-6- 0,046/(1400+240)+8/40*(0,2*10^-6+375*10^-6)]=0,574 мА

Значит при нагреве усилителя на 2 С рабочая точка сместится из точки

15 мА в точку 15,574 мА