2 Расчет каскада усилителя низкой частоты с реостатно-емкостной связью
2
.1
Постановка
задачи:
рассчитать
однокаскадный электронный усилитель
на транзисторе, включенном по схеме с
общим эмиттером.
Схема
такого усилителя изображена на рисунке
5.
Рисунок 5 - Принципиальная схема усилителя
2.2 При расчете усилительного каскада задаются следующие исходные
данные:
1) Rн- сопротивление нагрузки, на которую должен работать рассчитываемый каскад; нагрузкой может являться и аналогичный каскад;
2) Uвых max - необходимое значение амплитуды напряжение на нагрузке;
3) допустимые частотные искажения определяются коэффициентом частотных искажений в области нижних частот Мн;
4) нижняя граничная частота fH;
4) диапазон рабочих температур;
5) напряжение источника питания коллекторной цели Ек = Епит.
2.3 В результате расчета должны быть определены:
1) тип транзистора;
2) режим работы выбранного транзистора;
3) расчетные значения сопротивлений в цепи эмиттера Rэ и цепи коллектора Rк;
4) расчетные значения сопротивлений делителя напряжения R1 и R2, которые стабилизируют режим работы транзистора;
5) расчетные значения емкостей разделительного конденсатора Ср и конденсатора в цепи эмиттера Сэ;
7) значения всех элементов схемы (резисторы, конденсаторы), их параметры и типы должны быть подобраны по справочной литературе и внесены в специальную таблицу в конце расчета (таблица 3);
8) коэффициент усиления каскада по напряжению;
9) подобрана и рассчитана схема питания усилителя.
Для упрощения расчета делается следующее допущение - считается, что каскад работает в стационарных условиях (Тmin=150С; Тmax=250С), поэтому влиянием температуры на режим транзистора пренебрегается.
2.4 Примерное содержание пояснительной записки:
Введение
Описание работы электронного усилителя низкой частоты с реостатно-емкостной связью.
Обоснование выбора типа транзистора для электронного усилителя.
Расчет и выбор дискретных элементов для схемы электронного усилителя.
Выбор и расчет схемы питания для электронного усилителя
Заключение
Библиография
2.5 Методика расчета усилительного каскада
2.5.1 Выбор типа транзистора
Выбор типа транзистора производится, используя следующие соотношения [11,15];
,
(1)
.
(2)
где
наибольшее допустимое напряжение между
коллектором и эмиттером;
- возможная
наибольшая амплитуда тока нагрузки;
-
наибольший допустимый ток коллектора
(справочные данные).
Для выбранного
типа транзистора следует выписать из
справочника максимальные значения тока
коллектора
,
напряжения
,
коэффициентов усиления по току для
схемы с общим эмиттером
и
(или
и
).
В некоторых справочниках дается
коэффициент усиления, а по току для
схемы с общей базой и начальный ток
коллектора
.
Тогда
(при выборе режима работы транзистора
необходимо выполнить условие
).
Также следует срисовать соответствующие
типу выбранного транзистора входные
(базовые) и выходные (коллекторные)
характеристики.
Обычно для усилителей по напряжению используют маломощные транзисторы типа КТ-104, КТ-209, К-Т315, ГТ-108, ГТ-109 и др. Выбор конкретного типа транзистора производиться по справочной литературе [3].
2.5.2 Режим работы транзистора
Режим работы транзистора определяется на нагрузочной прямой, построенной на семействе выходных статических (коллекторных) вольт-амперных характеристик (ВАХ) для схемы с общим эмиттером. Примерный вид семейства выходных ВАХ изображен на рисунке 6 [3].
Нагрузочная прямая строится по двум точкам[11]:
Точка 0
(точка покоя, рабочая) и 1
(определяется значением напряжения
источника питания
).
Координаты точки
0
определяются током покоя
и напряжением покоя
,
которые рассчитываются по следующим
формулам [4]:
= (1,05…1,2)
,
(3)
,
(4)
где
- напряжение на коллекторе, соответствующее
области нелинейных участков выходных
характеристик транзистора:
В для маломощных
транзисторов.
Рисунок 6 – Семейство выходных ВАХ транзистора
Положение точки
1
определяется координатами: током
коллектора
и напряжением
.
Далее строится нагрузочная прямая, которая проводится через полученные точки 1 и 0. На этой прямой задается режим работы транзистора (см. рисунок 6), получаются характерные точки 2, 3 и 4.
По рисунку 6
определяются следующие параметры
необходимые для дальнейших расчетов:
,
,
,
.