ЕІМC 39

1 Розрахувати однокаскадний підсилювач напруги на біполярному транзисторі (БТ). Визначити всі номінали резисторів та розрахувати вхідний опір. Початкові дані: опір навантаження 1Мом. Коефіцієнт передачі за напругою дБ. Напруга живлення каскаду В. Вважати, що для вибраного транзистора: Навести принципову схему.

Принципова схема підсилювача має наступний вигляд:

Перетворимо значення коефіцієнту передачі з децибелів:

[дБ]=20 lg[одиниць], тобто, 20=20 lgK_U, звідки Ku=10.

Визначаємо максимально можливу амплітуду напруги на виході підсилювача при даній напрузі живлення:

2*Umax+1В (спад напруги на емітерному резисторі) +2В (спад на переході емітер-колектор транзистора)=15 В.

Коефіцієнт 2 біля Umax є тому, що максимальна різниця значень напруги на колекторному опорі буде рівна двом амплітудам вихідного сигналу (враховується різниця між максимальними значеннями позитивної і негативної півхвилі).

Отже, подвійна амплітуда буде рівна 12 В, а вихідна – 6В.

Вибираємо робочу точку за постійним струмом (напруга на колекторі у випадку відсутності вхідного сигналу). Вона буде рівна сумі спадів напруг на емітерному опорі, переході емітер-колектор та значенню амплітуди вихідного сигналу – 1В+2В+6В=9В.

Нехай, колекторний струм спокою iк_0­=0.5мА. Тоді R_K=6В/0.5мА=12кОм, (одночасно ми дотрималися умови, що R_K≤R_Н/10).

R_E=R_K/K_U=12кОм/10=1.2кОм.

З відомим h­_21E отримуємо значення струму бази: i_Б=і_К0/h_21E=0.5мА/100=5мкА.

Умовою відкритого транзистора є перепад база-емітер більший за 0.6..0.7В.

Тоді U_Б0=1.6В.

Струм подільника повинен бути принаймні в 10 раз більшим за струм бази, тобто рівний 5мкА*10=50мкА=0.05мА.

Тоді R₁=ΔU_R1/i_П=(15-1.6)/0.05мА=268кОм, а R₂=ΔU_R2/i_П=1.6/0.05мА=32кОм.

Визначаємо вхідний опір: Rвх≈(R₁||R₂)||(R_E*h_21E) – паралельне включення трьох елементів.

Визначаємо значення опору паралельно включених R₁ та R₂:

R₁₂=(R₁*R₂)/(R₁+R₂)=(268*32/(268+32)=28.6(кОм).

Тоді Rвх≈(28.6кОм*(1.2кОм*100))/ (28.6кОм+(1.2кОм*100))=23кОм.

Отже, розв’язавши задачу, ми отримали наступні значення опорів резисторів: R₁=268кОм, R₂=32кОм, R_K=12кОм, R_E=1.2кОм, вхідний опір підсилювача (без врахування опору розділювальних конденсаторів) рівний 23кОм.

2 Розрахувати однокаскадний підсилювач напруги на біполярному транзисторі (БТ). Визначити всі номінали резисторів та розрахувати вхідний опір. Початкові дані: опір навантаження 1Мом. Коефіцієнт передачі за напругою . Напруга живлення каскаду В. Вважати, що для вибраного транзистора: Навести принципову схему.

Принципова схема підсилювача має наступний вигляд:

Визначаємо максимально можливу амплітуду напруги на виході підсилювача при даній напрузі живлення:

2*Umax+1В (спад напруги на емітерному резисторі) +3В (спад на переході емітер-колектор транзистора)=12 В.

Коефіцієнт 2 біля Umax є тому, що максимальна різниця значень напруги на колекторному опорі буде рівна двом амплітудам вихідного сигналу (враховується різниця між максимальними значеннями позитивної і негативної півхвилі).

Отже, значення амплітуди вихідного сигналу буде рівне 4В.

Вибираємо робочу точку за постійним струмом (напруга на колекторі у випадку відсутності вхідного сигналу). Вона буде рівна сумі спадів напруг на емітерному опорі, переході емітер-колектор та значенню амплітуди вихідного сигналу – 1В+3В+4В=8В.

Нехай, колекторний струм спокою iк_0­=0.5мА. Тоді R_K=4В/0.5мА=8кОм, (одночасно ми дотрималися умови, що R_K≤R_Н/10).

R_E=R_K/K_U=8кОм/12=667Ом.

З відомим h­_21E отримуємо значення струму бази: i_Б=і_К0/h_21E=0.5мА/100=5мкА.

Умовою відкритого транзистора є перепад база-емітер більший за 0.6..0.7В.

Тоді U_Б0=1.6В.

Струм подільника повинен бути принаймні в 10 раз більшим за струм бази, тобто рівний 5мкА*10=50мкА=0.05мА.

Тоді R₁=ΔU_R1/i_П=(12-1.6)/0.05мА=208кОм, а R₂=ΔU_R2/i_П=1.6/0.05мА=32кОм.

Визначаємо вхідний опір: Rвх≈(R₁||R₂)||(R_E*h_21E) – паралельне включення трьох елементів.

Визначаємо значення опору паралельно включених R₁ та R₂:

R₁₂=(R₁*R₂)/(R₁+R₂)=(208*32/(208+32)=27.7(кОм).

Тоді Rвх≈(27.7кОм*(667Ом*100))/ (27.7кОм+(667Ом*100))=19.8кОм.

Отже, розв’язавши задачу, ми отримали наступні значення опорів резисторів: R₁=208кОм, R₂=32кОм, R_K=8кОм, R_E=667Ом, вхідний опір підсилювача (без врахування опору розділювальних конденсаторів) рівний 20кОм.

3 Розрахувати однокаскадний підсилювач напруги на біполярному транзисторі (БТ). Визначити всі номінали резисторів та розрахувати вхідний опір. Початкові дані: опір навантаження 0.5МОм. Коефіцієнт передачі за напругою . Напруга живлення каскаду В. Вважати, що для вибраного транзистора: Навести принципову схему.

Принципова схема підсилювача має наступний вигляд:

Визначаємо максимально можливу амплітуду напруги на виході підсилювача при даній напрузі живлення:

2*Umax+1В (спад напруги на емітерному резисторі) +2В (спад на переході емітер-колектор транзистора)=5 В.

Коефіцієнт 2 біля Umax є тому, що максимальна різниця значень напруги на колекторному опорі буде рівна двом амплітудам вихідного сигналу (враховується різниця між максимальними значеннями позитивної і негативної півхвилі).

Отже, значення амплітуди вихідного сигналу буде рівне 1В.

Вибираємо робочу точку за постійним струмом (напруга на колекторі у випадку відсутності вхідного сигналу). Вона буде рівна сумі спадів напруг на емітерному опорі, переході емітер-колектор та значенню амплітуди вихідного сигналу – 1В+2В+1В=4В.

Нехай, колекторний струм спокою рівний iк_0­=0.2мА. Тоді R_K=1В/0.2мА=5кОм, (одночасно ми дотрималися умови, що R_K≤R_Н/10).

R_E=R_K/K_U=5кОм/2=2.5кОм.

З відомим h­_21E отримуємо значення струму бази: i_Б=і_К0/h_21E=0.2мА/100=2мкА.

Умовою відкритого транзистора є перепад база-емітер більший за 0.6..0.7В.

Тоді U_Б0=1.6В.

Струм подільника повинен бути принаймні в 10 раз більшим за струм бази, тобто рівний 2мкА*10=20мкА=0.02мА.

Тоді R₁=ΔU_R1/i_П=(5-1.6)/0.02мА=170кОм, а R₂=ΔU_R2/i_П=1.6/0.02мА=80кОм.

Визначаємо вхідний опір: Rвх≈(R₁||R₂)||(R_E*h_21E) – паралельне включення трьох елементів.

Визначаємо значення опору паралельно включених R₁ та R₂:

R₁₂=(R₁*R₂)/(R₁+R₂)=(170*80/(170+80)=54,4(кОм).

Тоді Rвх≈(54.4кОм*(2.5кОм*100))/ (54.4кОм+(2.5кОм*100))=53.2кОм.

Отже, розв’язавши задачу, ми отримали наступні значення опорів резисторів: R₁=170кОм, R₂=80кОм, R_K=5кОм, R_E=2,5кОм, вхідний опір підсилювача (без врахування опору розділювальних конденсаторів) рівний 53,2кОм.

4 Розрахувати однокаскадний підсилювач напруги на біполярному транзисторі (БТ). Визначити всі номінали резисторів та розрахувати вхідний опір. Початкові дані: опір навантаження 100кОм. Коефіцієнт передачі за напругою . Напруга живлення каскаду В. Вважати, що для вибраного транзистора: Навести принципову схему.

Принципова схема підсилювача має наступний вигляд:

Визначаємо максимально можливу амплітуду напруги на виході підсилювача при даній напрузі живлення:

2*Umax+1В (спад напруги на емітерному резисторі) +3В (спад на переході емітер-колектор транзистора)=12 В.

Коефіцієнт 2 біля Umax є тому, що максимальна різниця значень напруги на колекторному опорі буде рівна двом амплітудам вихідного сигналу (враховується різниця між максимальними значеннями позитивної і негативної півхвилі).

Отже, значення амплітуди вихідного сигналу буде рівне 4В.

Вибираємо робочу точку за постійним струмом (напруга на колекторі у випадку відсутності вхідного сигналу). Вона буде рівна сумі спадів напруг на емітерному опорі, переході емітер-колектор та значенню амплітуди вихідного сигналу – 1В+3В+4В=8В.

Нехай, колекторний струм спокою рівний iк_0­=0.5мА. Тоді R_K=4В/0.5мА=8кОм, (одночасно ми дотрималися умови, що R_K≤R_Н/10).

R_E=R_K/K_U=8кОм/2=4кОм.

З відомим h­_21E отримуємо значення струму бази: i_Б=і_К0/h_21E=0.5мА/100=5мкА.

Умовою відкритого транзистора є перепад база-емітер більший за 0.6..0.7В.

Тоді U_Б0=1.6В.

Струм подільника повинен бути принаймні в 10 раз більшим за струм бази, тобто рівний 5мкА*10=50мкА=0.05мА.

Тоді R₁=ΔU_R1/i_П=(12-1.6)/0.05мА=212кОм, а R₂=ΔU_R2/i_П=1.6/0.05мА=32кОм.

Визначаємо вхідний опір: Rвх≈(R₁||R₂)||(R_E*h_21E) – паралельне включення трьох елементів.

Визначаємо значення опору паралельно включених R₁ та R₂:

R₁₂=(R₁*R₂)/(R₁+R₂)=(212*32/(212+32)=27,8(кОм).

Тоді Rвх≈(27,8кОм*(4кОм*100))/(27,8кОм+(4кОм*100))=26.16 кОм.

Отже, розв’язавши задачу, ми отримали наступні значення опорів резисторів: R₁=212кОм, R₂=32кОм, R_K=8кОм, R_E=800Ом, вхідний опір підсилювача (без врахування опору розділювальних конденсаторів) рівний 26кОм.

5 Розрахувати однокаскадний підсилювач напруги на біполярному транзисторі (БТ). Визначити всі номінали резисторів та розрахувати вхідний опір. Початкові дані: опір навантаження 200кОм. Коефіцієнт передачі за напругою . Напруга живлення каскаду В. Вважати, що для вибраного транзистора: Навести принципову схему.

Принципова схема підсилювача має наступний вигляд:

Визначаємо максимально можливу амплітуду напруги на виході підсилювача при даній напрузі живлення:

2*Umax+1В (спад напруги на емітерному резисторі) +2В (спад на переході емітер-колектор транзистора)=15 В.

Коефіцієнт 2 біля Umax є тому, що максимальна різниця значень напруги на колекторному опорі буде рівна двом амплітудам вихідного сигналу (враховується різниця між максимальними значеннями позитивної і негативної півхвилі).

Отже, значення амплітуди вихідного сигналу буде рівне 6В.

Вибираємо робочу точку за постійним струмом (напруга на колекторі у випадку відсутності вхідного сигналу). Вона буде рівна сумі спадів напруг на емітерному опорі, переході емітер-колектор та значенню амплітуди вихідного сигналу – 1В+2В+6В=9В.

Нехай, колекторний струм спокою рівний iк_0­=0.5мА. Тоді R_K=6В/0.5мА=12кОм, (одночасно дотримано умову R_K≤R_Н/10).

R_E=R_K/K_U=12кОм/3=4кОм.

З відомим h­_21E отримуємо значення струму бази: i_Б=і_К0/h_21E=0.5мА/100=5мкА.

Умовою відкритого транзистора є перепад база-емітер більший за 0.6..0.7В.

Тоді U_Б0=1.6В.

Струм подільника повинен бути принаймні в 10 раз більшим за струм бази, тобто рівний 5мкА*10=50мкА=0.05мА.

Тоді R₁=ΔU_R1/i_П=(15-1.6)/0.05мА=268кОм, а R₂=ΔU_R2/i_П=1.6/0.05мА=32кОм.

Визначаємо вхідний опір: Rвх≈(R₁||R₂)||(R_E*h_21E) – паралельне включення трьох елементів.

Визначаємо значення опору паралельно включених R₁ та R₂:

R₁₂=(R₁*R₂)/(R₁+R₂)=(268*32/(268+32)=28,6(кОм).

Тоді Rвх≈(28,6кОм*(4кОм*100))/(28,6кОм+(4кОм*100))=27.1 кОм.

Отже, розв’язавши задачу, ми отримали наступні значення опорів резисторів: R₁=268кОм, R₂=32кОм, R_K=12кОм, R_E=4кОм, вхідний опір підсилювача (без врахування частотної залежності опору розділювальних конденсаторів) рівний 27кОм.

6 Розрахувати однокаскадний повторювач напруги на біполярному транзисторі. Опір джерела сигналу повторювача напруги, складає 10кОм. Максимальна амплітуда вхідного сигналу В. Вважати, що для вибраного транзистора: . Навести принципову схему. Вибрати необхідну напругу живлення каскаду. Визначити номінальні значення всіх опорів. Розрахувати вихідний опір каскаду. Навести принципову схему.

Знайдемо максимальне значення напруги вихідного сигналу: так як коефіцієнт передачі емітерного повторювача близький до 1 (лежить в межах 0.9-0.95), то максимальна амплітуда на виході буде в межах 2.7-3В. Для забезпечення цього необхідно, щоб напруга живлення була принаймні в два рази більша за амплітуду вихідного сигналу.

Приймемо напругу живлення рівною 6В.

Використовуючи правило для емітерних повторювачів , і приймаючи струм, створений цим подільником рівним 0.2мА, отримуємо: .

Опір навантаження знаходимо за формулою , де - напруга між колектором та емітером в стані спокою, - струм емітера в стані спокою. Приймаючи як половину напруги живлення, а струм емітера спокою 0.5 мА, отримуємо: . Вихідний опір схеми можна вважати рівним опору емітерного резистора.

Отже, ми отримали наступні значення опорів: , , вихідний опір схеми – 6кОм.

7 Розрахувати однокаскадний повторювач напруги на біполярному транзисторі. Опір джерела сигналу повторювача напруги, складає 1кОм. Максимальна амплітуда вхідного сигналу В. Вважати, що для вибраного транзистора: . Навести принципову схему. Вибрати необхідну напругу живлення каскаду. Визначити номінальні значення всіх опорів. Розрахувати вихідний опір каскаду. Навести принципову схему.

Знайдемо максимальне значення напруги вихідного сигналу: так як коефіцієнт передачі емітерного повторювача близький до 1 (лежить в межах 0.9-0.95), то максимальна амплітуда на виході буде в межах 4.7-5В. Для забезпечення цього необхідно, щоб напруга живлення була принаймні в два рази більша за амплітуду вихідного сигналу.

Приймемо напругу живлення рівною 10В.

Використовуючи правило для емітерних повторювачів , і приймаючи струм, створений цим подільником рівним 0.1мА, отримуємо: .

Опір навантаження знаходимо за формулою , де - напруга між колектором та емітером в стані спокою, - струм емітера в стані спокою. Приймаючи як половину напруги живлення, а струм емітера спокою 0.5 мА, отримуємо: . Вихідний опір схеми можна вважати рівним опору емітерного резистора.

Отже, ми отримали наступні значення опорів: , , вихідний опір схеми – 10кОм.

8 Розрахувати однокаскадний повторювач напруги на біполярному транзисторі. Опір джерела сигналу повторювача напруги, складає 5кОм. Максимальна амплітуда вхідного сигналу В. Вважати, що для вибраного транзистора: . Навести принципову схему. Вибрати необхідну напругу живлення каскаду. Визначити номінальні значення всіх опорів. Розрахувати вихідний опір каскаду. Навести принципову схему.

Знайдемо максимальне значення напруги вихідного сигналу: так як коефіцієнт передачі емітерного повторювача близький до 1 (лежить в межах 0.9-0.95), то максимальна амплітуда на виході буде в межах 6.7-7В. Для забезпечення цього необхідно, щоб напруга живлення була принаймні в два рази більша за амплітуду вихідного сигналу.

Приймемо напругу живлення рівною 14В.

Використовуючи правило для емітерних повторювачів , і приймаючи струм, створений цим подільником рівним 0.2мА, отримуємо: .

Опір навантаження знаходимо за формулою , де - напруга між колектором та емітером в стані спокою, - струм емітера в стані спокою. Приймаючи як половину напруги живлення, а струм емітера спокою 0.4 мА, отримуємо: . Вихідний опір схеми можна вважати рівним опору емітерного резистора.

Отже, ми отримали наступні значення опорів: , , вихідний опір схеми – 17.5кОм.

9 Розрахувати однокаскадний повторювач напруги на біполярному транзисторі. Опір джерела сигналу повторювача напруги, складає 10кОм. Максимальна амплітуда вхідного сигналу В. Вважати, що для вибраного транзистора: . Навести принципову схему. Вибрати необхідну напругу живлення каскаду. Визначити номінальні значення всіх опорів. Розрахувати вихідний опір каскаду. Навести принципову схему.

Знайдемо максимальне значення напруги вихідного сигналу: так як коефіцієнт передачі емітерного повторювача близький до 1 (лежить в межах 0.9-0.95), то максимальна амплітуда на виході буде в межах 2.7-3В. Для забезпечення цього необхідно, щоб напруга живлення була принаймні в два рази більша за амплітуду вихідного сигналу.

Приймемо напругу живлення рівною 6В.

Використовуючи правило для емітерних повторювачів , і приймаючи струм, створений цим подільником рівним 0.2мА, отримуємо: .

Опір навантаження знаходимо за формулою , де - напруга між колектором та емітером в стані спокою, - струм емітера в стані спокою. Приймаючи як половину напруги живлення, а струм емітера спокою 0.5 мА, отримуємо: . Вихідний опір схеми можна вважати рівним опору емітерного резистора.

Отже, ми отримали наступні значення опорів: , , вихідний опір схеми – 6кОм.

10 Розрахувати однокаскадний повторювач напруги на біполярному транзисторі. Опір джерела сигналу повторювача напруги, складає 5кОм. Максимальна амплітуда вхідного сигналу В. Вважати, що для вибраного транзистора: . Навести принципову схему. Вибрати необхідну напругу живлення каскаду. Визначити номінальні значення всіх опорів. Розрахувати вихідний опір каскаду. Навести принципову схему.

Знайдемо максимальне значення напруги вихідного сигналу: так як коефіцієнт передачі емітерного повторювача близький до 1 (лежить в межах 0.9-0.95), то максимальна амплітуда на виході буде в межах 1.8-2В. Для забезпечення цього необхідно, щоб напруга живлення була принаймні в два рази більша за амплітуду вихідного сигналу.

Приймемо напругу живлення рівною 4В.

Використовуючи правило для емітерних повторювачів , і приймаючи струм, створений цим подільником рівним 0.1мА, отримуємо: .

Опір навантаження знаходимо за формулою , де - напруга між колектором та емітером в стані спокою, - струм емітера в стані спокою. Приймаючи як половину напруги живлення, а струм емітера спокою 0.5 мА, отримуємо: . Вихідний опір схеми можна вважати рівним опору емітерного резистора.

Отже, ми отримали наступні значення опорів: , , вихідний опір схеми – 4кОм.

11 Розрахувати резистивний подільник напруги з коефіцієнтом передачі , який працює на навантаження з опором 10кОм.

Дільник напруги являється сукупністю двох резисторів – один включений паралельно навантаженню, інший – послідовно з виходом джерела. Завдяки цьому на виході отримується певна частина вхідної напруги.

Коефіцієнт передачі рівний відношенню значення вихідної напруги до вхідної, а враховуючи значення опорів (1).

Для узгодження з навантаженням необхідно дотриматися умови , звідки . Тоді , враховуючи (1), отримуємо: , звідси R₁=1кОм. Отже, ми отримали наступні значення опорів: R₁=R₂=1кОм.

12 Розрахувати резистивний подільник напруги з коефіцієнтом передачі , який працює на навантаження з опором 100кОм.

Дільник напруги являється сукупністю двох резисторів – один включений паралельно навантаженню, інший – послідовно з виходом джерела. Завдяки цьому на виході отримується певна частина вхідної напруги.

Коефіцієнт передачі рівний відношенню значення вихідної напруги до вхідної, а враховуючи значення опорів (1).

Для узгодження з навантаженням необхідно дотриматися умови , звідки . Тоді , враховуючи (1), отримуємо: , звідси R₁=90кОм. Отже, ми отримали наступні значення опорів: R₁=90кОм, R₂=10кОм.

13 Розрахувати резистивний подільник напруги з коефіцієнтом передачі , який працює на навантаження з опором 5кОм.

Дільник напруги являється сукупністю двох резисторів – один включений паралельно навантаженню, інший – послідовно з виходом джерела. Завдяки цьому на виході отримується певна частина вхідної напруги.

Коефіцієнт передачі рівний відношенню значення вихідної напруги до вхідної, а враховуючи значення опорів (1).

Для узгодження з навантаженням необхідно дотриматися умови , звідки . Тоді , враховуючи (1), отримуємо: , звідси R₁=49.5кОм. Отже, ми отримали наступні значення опорів: R₁=49.5кОм, R₂=500Ом.

14 Розрахувати резистивний подільник напруги з коефіцієнтом передачі , який працює на навантаження з опором 100кОм.

Дільник напруги являється сукупністю двох резисторів – один включений паралельно навантаженню, інший – послідовно з виходом джерела. Завдяки цьому на виході отримується певна частина вхідної напруги.

Коефіцієнт передачі рівний відношенню значення вихідної напруги до вхідної, а враховуючи значення опорів (1).

Для узгодження з навантаженням необхідно дотриматися умови , звідки . Тоді , враховуючи (1), отримуємо: , звідси R₁=1кОм. Отже, ми отримали наступні значення опорів: R₁=R₂=10кОм.

15 Розрахувати резистивний подільник напруги з коефіцієнтом передачі , який працює на навантаження з опором 100кОм.

Дільник напруги являється сукупністю двох резисторів – один включений паралельно навантаженню, інший – послідовно з виходом джерела. Завдяки цьому на виході отримується певна частина вхідної напруги.

Коефіцієнт передачі рівний відношенню значення вихідної напруги до вхідної, а враховуючи значення опорів (1).

Для узгодження з навантаженням необхідно дотриматися умови , звідки . Тоді , враховуючи (1), отримуємо: , звідси R₁=9990кОм. Отже, ми отримали наступні значення опорів: R₁=10 МОм, R₂=1кОм.

16 Розрахувати просте струмове дзеркало, що виконане на біполярних транзисторах і працює від напруги живлення +20В на струм 1мА.

Струмове дзеркало використовується в якості стабільного джерела струму. Оскільки бази та емітери транзисторів VT₁ і VT₂ з’єднані, то спади напруг на емітерних переходах будуть рівні, а вони визначаються струмом i₀, який в свою чергу, задається резистором R₀.

. Таким чином, приходимо до висновку, що струми та однакові.

Отже, , звідки .

17 Розрахувати просте струмове дзеркало, що виконане на біполярних транзисторах і працює від напруги живлення +10В на струм 0.1мА.

Струмове дзеркало використовується в якості стабільного джерела струму. Оскільки бази та емітери транзисторів VT₁ і VT₂ з’єднані, то спади напруг на емітерних переходах будуть рівні, а вони визначаються струмом i₀, який в свою чергу, задається резистором R₀.

. Таким чином, приходимо до висновку, що струми та однакові.

Отже, , звідки .