Расчет каскадов предварительного усиления Задача 9

Рассчитайте каскад предварительного усиления по напряжению на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером, с последовательной отрицательной обратной связью по току. Схема усилительного каскада приведена на рисунке 11. Данные для расчета приведены в таблице 10.

Таблица 10 – Исходные данные для расчета

№ ва- ­рианта	Тип и струк­тура тран­зистора	Ек, В	К	Fh, Гц	Rн, кОм	Iк max доп, мА	h21min	h21max	rб, Ом
1	КТ312А, NPN	15	10	75	10	30	10	100	100
2	КТ312В, NPN	18	12	50	10	30	50	280	100
3	КТ315Б, NPN	10	9,5	100	9,1	100	50	350	70
4	КТ315В, NPN	20	13	60	15	100	20	90	70
5	ГТ 320А, PNP	10	8,6	70	8,2	150	20	80	70
6	ГТ 320Б, PNP	9	9	55	10	150	50	160	70
7	КТ 350А, PNP	12	11	80	8,2	100	20	200	50
8	КТ 373А, NPN	20	15	90	15	50	100	250	50
9	КТ373Г, NPN	30	11	65	20	50	50	125	50
10	КТ 208Е, PNP	15	10	40	16	30	80	240	50

Рисунок 11 – Принципиальная схема резистивного усиления напряжения

Пример расчета:

1. Максимальное значение тока коллектора

I_{к max} = K_з· I_{к max доп}, где

К₃ – коэффициент запаса по току коллектора. Обычно К₃ = 0,7...0,8.

2. Сопротивление резистора нагрузки транзистора R_к.

Е_к – напряжение питания транзистора;

Принимаем стандартное значение R_к = 620 Ом.

3. Сопротивление резистора эмиттерной стабилизации режима работы транзистора R_Э, являющийся элементом цепи ООС.

Принимаем стандартное значение R_э = 62 Ом.

4. Эквивалентное сопротивление делителя напряжения R_дел. Делитель создает на базе транзистора напряжение смещения.

S_i – коэффициент нестабильности.

В реальных схемах усилителя:

5. Минимальное значение выходного коллекторного тока

6. Максимальное значение выходного коллекторного напряжения:

R_н – сопротивление нагрузки каскада.

7. Минимальное значение выходного коллекторного напряжения:

U_{кэ нас} – напряжение насыщения биполярного транзистора.

Для кремниевых транзисторов U_{кэ нас} ≈ 0,8 В.

Для германиевых транзисторов U_{кэ нас} ≈ 0,5 В.

8. Выходное напряжение на коллекторе в рабочей точке:

9. Выходной ток коллектора в рабочей точке:

10. Среднегеометрическое значение коэффициента передачи тока транзистора:

h_21эmin и h_21эmax – минимальное и максимальное значения коэффициента передачи тока.

11. Входной ток базы в рабочей точке:

12. Входное напряжение на базе транзистора в рабочей точке:

r_б ∙ I_б0, где

Uбэ пор – пороговое напряжение биполярного транзистора.

Для кремниевых транзисторов U_{бэ пор} ≈ 0,7 В.

Для германиевых транзисторов U_{бэ пор} ≈ 0,4 В.

r_б – входное сопротивление транзистора.

13. Ток в цепи делителя смещения:

14. Сопротивления резистров делителя:

Принимаем стандартное значение R_д2 = 390 Ом.

Принимаем стандартное значение R_д1 = 3,6 кОм.

15. Емкость разделительного конденсатора С_Р определяется, исходя из значения нижней частоты диапазона усиливаемого сигнала fн.

Принимаем стандартное значение C_р = 0,2 мкФ.

16. Емкость блокировочного конденсатора:

Принимаем стандартное значение C_э = 68 мкФ.

17. Коэффициент усиления каскада:

Величина K должна быть приблизительно равна заданной. Если полученный коэффициент окажется меньше заданного, следует увеличить R_K и еще раз рассчитать К.