2. Расчетная часть и сводная таблица каскада

Исходные данные:

коэффициент усиления по току, h_11э=950 Ом;

h_12э=7,5∙10^-3; h_21э=45; h_22э=50∙10^-6 Ом^-1; Rк=3,6кОм; U_э=2,8 В; f_н=25 Гц; P_{к max}=0,15 Вт; I_ко = 1 мА; U_кэ = 5 В; U_бэ = 0,2 В.

1. Определяют падение напряжения U_ко на коллекторном резисторе в состоянии покоя:

U_ко = I_коR_к, (1)

где I_ко – ток коллектора; R_к – сопротивление на коллектора.

U_ко = 0,001*3600 = 3,6 В.

Рассчитывают ток базы I_бо транзистора в состоянии покоя: I_бо = I_ко / h_21э, (2)

где h_21э – коэффициент усиления по току.

I_бо = 0,001/45 = 2,2*10^-4 А.

2. Ток делителя I_д, протекающий по резисторам R₁, R₂, берут в 5 раз больше тока базы: I_д = 5 ·I_бо, (3)

I_д = 5*0,00022 = 1,1*10^-3 А.

3. Рассчитывают напряжение питания Е_к схемы как сумму трех напряжений:  Е_к = U_кэ + U_ко + U_э, (4)

Где U_кэ – напряжение между коллектором и эмиттером; U_э – напряжение на эмиттере.

Е_к = 5+3,6+2,8 = 11,4 В.

4. Определяют падение напряжения U₂ на резисторе R₂ делителя как сумму двух напряжений:  U₂ = U_э + U_бэ, (5)

где U_бэ - напряжение между базой и эмиттером.

U₂ = 2,8+0,2 = 3 В.

5. Определяют падение напряжения U₁ на резисторе R₁ как разность напряжений питания E_к и падения напряжения на резисторе R₂:  U₁ = E_K – U₂, (6)

U₁ = 11,4 – 3 = 8,4 В.

6. Рассчитывают сопротивление резистора R₂ по закону Ома:  R₂ = U₂ / I₂ = U₂ / I_д, (7)

R₂ = 3 / 0,0011 = 2727,2 Ом.

по расчетным данным я выбрал номинальный резистор R2 выпускаемый промышленностью С2-33-0,125-2,7 КОм ±5%

7. При расчете сопротивления резистора R₁ нужно учитывать, что через него протекает сумма токов:  R₁ =U₁ / (I_д + I_Бо). (8)

R₁ = 8,4 / (0,0011 + 0,00022) = 6363,6 Ом.

по расчетным данным я выбрал номинальный резистор R1 выпускаемый промышленностью С2-23-0,125-6,2 КОм ±5%

8. Находят входное сопротивление усилителя R_вх как эквивалентное сопро­тивление R_экв трех включенных параллельно резисторов R₁, R₂ и h_11э. Сопротивление нагрузки усилителя берут такого же значения:  R_экв = R₁ × R₂ /( R₁ + R₂), (9)

R_экв = 6,2*2,7/(6,2+2,7) = 1,9 КОм.

R_вх = R_экв × h_11э /( R_экв + h_11э) _,(10)

где h_11э - входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на его выходе

R_вх = 1900*950/(1900+950) = 633,3 Ом.

9. Сопротивление нагрузки R_н усилителя берут такого же значения: R_н = R_вх (11)

10. Рассчитывают сопротивление резистора R_Э по закону Ома: Rэ = U_Э / (I_Ко + I_бо), (12)

Rэ =2,8/(0,001+0,00022) = 2295 Ом.

По расчетным данным я выбрал номинальный резистор Rэ выпускаемый промышленностью С2-33-0,125-2,2 КОм ±5%

11. Оценивают емкость шунтирующего конденсатора C_Э в эмиттерной цепи по приближенной формуле:  Сэ = 1 / (2πf_Hr_э), (13) где r_Э = 2h_12э / h_22э ; f_H – нижняя частота.

Сэ = 1 / (2*3,14*25(2*7,5∙10^-3/50∙10^-6)) = 21 мкФ.

по расчетным данным я выбрал номинальный конденсатор Сэ выпускаемый промышленностью К50-35-22 мкФ-15В

12. Оценивают емкость разделительного конденсатора C_б на входе схем по приближенной формуле:  C_б = 1 / f_н R_вх. (14)

C_б =1/25*633,3 = 63 мкФ.

по расчетным данным я выбрал номинальный конденсатор С_б выпускаемый промышленностью К53-1-68 мкФ-15В

13. Емкость разделительного конденсатора на выходе схемы рассчитывают по аналогичной формуле, но вместо R_вх берут R_н:  С_к = 1 / f_H R_H, (15)

С_к = 1/25*633,3 = 63 мкФ.

По расчетным данным я выбрал номинальный конденсатор С_к выпускаемый промышленностью К53-1-68 мкФ-15В

14. Определяют коэффициент усиления по напряжению в области средних частот:  (16)

K_u=(45/950)*633,3 = 30.

15. Коэффициент усиления по мощности:

_. (17)

K_p=(2025/950)*633,3 = 1350.

16 .Коэффициент усиления по току: K_i =К_р / К_u (18)

K_i =1350/30 = 45.

17. Рассеиваемая на коллекторе мощность: 

P_к = U_кэ I_ко. (18)

P_к = 5*0,001 = 0,005 Вт.

Таблица 1 Расчетные данные

Rвх. Ом	Rн. Ом	R1. кОм	R2. кОм	Rэ. кОм	Iб мА	Iдел мА	Iк мА	Ек В	Uэ В	Uкэ В
633,3	633,3	6,2	2,7	2,2	0,22	1,1	1	11,4	2,8	5
Uк В	U1 В	U2 В	Сэ мкФ	Сб мкФ	Ск мкФ	Кi	Кu	Кp	Рк Вт	Uк В
3,6	8,4	3	22	68	68	45	30	1350	0,005	3,6