2. Практическая часть

Для расчета выбрали схему, которая изображена на рис. 6 .

Рис 6. Электрическая принципиальная

схема усилительного каскада с ОК.

VT1, Rэ – эмиттерный повторитель.

RБ1, RБ2 – резистивный делитель напряжения для смещения рабочей точки транзистора.

С1, С2 – разделительные (фильтрующие) конденсаторы, которые свободно пропускают переменное напряжение в заданном диапазоне частот и отделяют каскад по входу и выходу по постоянному току.

Rн – сопротивление нагрузки, с которого снимают выходной сигнал.

Характерные особенности схемы:

1) Высокое входное сопротивление, значение которого достаточно стабильно.

2) Большой коэффициент усиления по току.

3) Стабильный коэффициент усиления по напряжению, близкий к единице.

4) Малое выходное сопротивление.

5) Отсутствие в рабочем диапазоне частот фазового сдвига между входным и выходным напряжениями.

Недостатки: Ограничение по сопротивлению нагрузки, так как при низкоомной нагрузке емкость конденсатора С2 должна быть очень большой.

где I_{э пок} – ток эмиттера при нулевом входном сигнале U_вх; U_п – напряжение питания.

где U_{э пок} – выходное напряжение эмиттерного повторителя при нулевом напряжении U_вх.

где U_{б пок} – входное напряжение транзистора.

где k_д – коэффициент делителя напряжения.

где R _{вх тр} – входное сопротивления транзистора; β – коэффициент передачи по току.

Входное сопротивление каскада равно эквивалентному сопротивлению параллельно соединенных RБ1, RБ2, R _{вх тр} : R_вх=RБ1//RБ2//R_{вх тр}.

Выходное сопротивление каскада численно равно эквивалентному сопротивлению параллельно соединенным RЭ и Rн.

Емкость конденсаторов вычисляют по следующим формулам:

где ω_н- нижняя граница частот.

3. Расчетная часть

Исходные данные к работе: U_п=5В, R_вх= 6кОм, R_вых= 2кОм, f=100Гц-10кГц.

3.1 Расчет сопротивления в цепи эмиттера:

По известному эмпирическому соотношению Rэ=(0.4..0.8)Rн. Пусть для нашей схемы Rэ=0.5Rн. Тогда из формулы для расчета R_вых имеем:

При R_вых= 2кОм из формулы (3.1) определим Rэ и Rн:

Выбираем по ближайшему номинальному значению из ряда Е24.

Нашему выбору удовлетворяет резистор типа МЛТ-0,125 с параметрами для

3.2 Расчет входного сопротивления транзистора R_Б^VT.

R_Б^VT= (1+β)*Rэ (3.2)

Для современных транзисторов коэффициент β=20÷1000. Пусть β=50, то входное сопротивление составит :

R_Б^VT= (1+50)*3= 153 кОм

3.3 Расчет сопротивлений делителя:

По формуле (2.2) определим напряжение на эмиттере в режиме покоя:

По формуле (2.3) определим напряжение на базе транзистора в режиме покоя:

Запишем уравнение для сопротивлений делителей:

Входное сопротивление каскада равно эквивалентному сопротивлению параллельно соединенных RБ1, RБ2, R_Б^VT : R_вх=RБ1//RБ2// R_Б^VT. Откуда получаем еще одно соотношение для RБ1и RБ2:

Решаем систему уравнений (3.3) и (3.4), получаем:

Из ряда Е24 номинальных значений сопротивлений выбираем для RБ1и RБ2:

Нашему выбору удовлетворяют резисторы типа МЛТ-0,125 (постоянные металлопленочные лакированные теплостойкие, 0.125 – номинальная рассеиваемая мощность) с допуском на номинальное сопротивление 10%:

3.4 Расчет емкостей для ФВЧ для входа и выхода.

Емкость конденсаторов определяется по формулам (2.6) и (2.7), которая составила:

Выбираем емкости из ряда Е12 с запасом емкости:

Для данной схемы выбираем керамические конденсаторы емкостью 0,47мкФ: К15-5 Н70 ( К - конденсатор постоянной емкости, 15 - керамические высоковольтный на номинальное напряжение до 1,6 кВ , Н70 – Группа ТКЕ) ±5%.

3.5 Выбор транзистора.

Выбранный транзистор должен удовлетворять следующим условиям:

Данным условиям удовлетворяет транзистор МП11А( Транзистор германиевый сплавной n-p-n усилительный низкочастотный с ненормированным коэффициентом шума на частоте 1 кГц. Предназначены для усиления сигналов низкой частоты. Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Обозначение типа приводится на боковой поверхности корпуса. Масса транзистора не более 2 г. ).