Пример к пункту 1.

Исходные данные:

R_H = 270 Ом; U_Hm = 2 В; R_G = 550 Ом;

F_H = 20 Гц; М_Н = М_В = 1,41.

Рассчитаем сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора:

R_K = (1 + K_R ) R_H = (1 + 1,2)*270 = 594 Ом.

Выберем номинал сопротивления резистора R_K = 620 Ом .

Определим эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

R_H R_K 270*620

R^`_H = = = 188 Ом .

R_H + R_K 270 + 620

Найдём амплитуду коллекторного тока транзистора:

U_Hm 2

I_KM = = = 10, 6∙10^-3 А.

R^`_H 188

Определим ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора:

I_Кm 10, 6∙10^-3

I_КП = = = 15∙10^-3 A.

k_З 0,7

Определим минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора:

U_{КЭП min} = U_Hm + U₀ = 2 + 1 = 3 В,

т.к. U_{КЭП min} меньше типового значения U_КЭП = 5 В, принимаем U_КЭП = 5 В.

Рассчитаем напряжение источника питания:

U_КЭП + I_КП∙R_K 5 + 15∙10^-3∙620

U_П = = = 20,4 В

0,7 0,9 0,7

Входные и выходные характеристики транзистора КТ315Г.

Рис 3а.

Выбираем напряжение питания U_П = 20 В.

Определим сопротивление резистора:

U_П 20

R_Э = (0, 1 0, 3) = 0, 3 = 399 Ом,

I_КП 15*10^-3

Номинал резистора R_Э = 390 Ом.

Выбираем транзистор КТ315Г:

U_{КЭ ДОП} = 25 В > U_П = 20 В;

I_{К ДОП} = 100 мА > I_КП = 15 мА.

Вычертим выходные и входные характеристики транзистора КТ315Г (рис.3).

Рис 3б.

На выходных характеристиках транзистора КТ315Г построим нагрузочную прямую постоянного тока по точкам А, В.

U_П 20

Т очка А: U_КЭ = 0, I_K = = = 19,8∙10^-3 А;

R_K + R_Э 620 + 390

точка В: U_КЭ = U_П , I_K = 0.

Нанесём рабочую точку С на нагрузочную прямую с координатой

I_K = I_КП = 15∙10^-3 А, уточним напряжение U_КЭ в точке покоя:

U_КЭП = 5 В.

Рассчитаем мощность в точке покоя транзистора:

Р_КП = I_КП U_КЭП = 5∙15∙10^-3 = 75∙10^-3 Вт.

Определим наибольшую мощность рассеивания транзистора при максимальной рабочей температуре:

T_{П max} – T_m 120 – 40

P _{K max} = P_{К ДОП} = 150∙10^-3 = 125∙10^-3 Вт,

T_{П max} – T₀ 120 – 25

Р_КП < P_{K max} , следовательно, транзистор КТ315Г выбран правильно.

Находим координаты рабочей точки С на входной характеристике транзистора

U_бЭП + I_КП R_Э 0, 53 + 15∙10^-3∙390

R_б2 = = = 6, 38∙10³ Ом,

I_Д 1∙10^-3

номинал сопротивления резистора R_б2 = 6,2 кОм .

Определим сопротивление резистора базового делителя:

номинал резистора R_б1 = 13 кОм.

Найдём эквивалентное сопротивление базового делителя:

R_б1 R_б2 13∙10³∙6, 2∙10³

R_Д = = = 4, 2∙10³ Ом.

R_б1 + R_б2 13∙10³ + 6, 2∙10³

По выходным характеристикам транзистора (рис. 2 б) определим h_21Э в рабочей точка транзистора:

Δ I_К 10,6∙10^-3

h_21Э = = = 106.

Δ I_б 0,1∙10^-3

По входным характеристикам (рис. 2а) найдём h_11Э в рабочей точке:

D U_бЭ 0,125

h_11Э = = = 625 Ом .

D I_В 0,2∙10^-3

Найдём входное сопротивление каскада:

h_11Э R_Д 625∙4,2∙10³

R_ВХ = = = 540 Ом.

h_11Э + R_Д 625 + 4,2∙10³

Рассчитаем выходное сопротивление каскада:

R_ВЫХ R_K = 620 Ом.

Построим на выходных характеристиках транзистора нагрузочную прямую по переменному току, проходящую через рабочую точку С и имеющую наклон:

Δ I_К

= 1/R^`_H = 5,32∙10^-3 А/В.

Δ U_КЭ

Находим амплитуду тока базы по выходным характеристикам:

Δ I_б 0,2∙10^-3

I_бm = = = 0,1∙10^-3 А.

2 2

Определим по входным характеристикам амплитуду входного напряжения транзистора:

Δ U_бЭ 0,125

U_бm = = = 62,5∙10^-3 В.

2 2

Определим коэффициент усиления каскада по току:

R^`_H 188

K_I h_21Э = 106 = 73,8 .

R_H 270

Найдём коэффициент усиления каскада по напряжению:

R_H 270

K_U = K_I = 73,8 = 18,2 .

R_G + R_ВХ 550 + 540

Рассчитаем коэффициент усиления по мощности:

K_P = K_I K_U = 18,2∙73,8 = 1349.

Определим амплитуду напряжения источника сигнала:

U_Hm 2

U_Gm = = = 0,11 В.

K_U 18,2

Распределим частотные искажения в области нижних частот, вносимые ёмкостями конденсаторов С_Р1 , С_Р2 , С_б1 , равномерно между ними:

M_НС = = = 1,12.

Рассчитаем ёмкость разделительного конденсатора:

1 1

С_Р1 = =

2p F_H (R_G + R_ВХ) 6,28*20(550+540)

= 1,45∙10^-5 Ф.

выбираем номинал электролитического конденсатора С_Р1 = 20 мкФ.

Определим ёмкость разделительного конденсатора:

1 1

С _Р2 = =

2p F_H (R_ВЫХ + R_H ) 6,28∙20(620+270)

= 1,77∙10^-5 Ф.

выбираем номинал ёмкости электролитического конденсатора С_Р2 = 20 мкФ.

Найдём ёмкость блокировочного конденсатора:

1 1

С_б1 = = 8,4∙10^-5 Ф.

2p F_H R^`_H 5,28∙20∙188

выбираем ёмкость электролитического конденсатора С_б1 = 100 мкФ.

Принципиальные электрические схемы устройств

на операционных усилителях:

Рис. 4:

а) Инвертирующий усилитель постоянного тока, б) неинвертирующий усилитель постоянного тока

Рис. 4:

в) суммирующий усилитель постоянного тока, г) инвертирующий усилитель переменного тока.