3. Расчет второго усилительного каскада с общим эмиттером

Сопротивление коллектора выбираем в 5 раз меньше сопротивления нагрузки:

(240 Ом)

Подбираем резистор из ряда номиналов Е24:

R_к= 240 Ом

Производим выбор транзистора:

Учитывая, что на сопротивлении коллектора падает половина напряжения питания, найдем ток коллектора:

Максимальная мощность на коллекторе:

Полученным данным удовлетворяет транзистор BC547.

Находим параметры транзистора – крутизну, входное сопротивление, коэффициент передачи по току по выходным (рис.3.1) и входным (рис. 3.2) характеристикам:

Ток базы задаётся от 0 до 250мкА с шагом 10мкА

Рис. 3.1. Выходные характеристики

Рис. 3.2. Входные характеристики

Параметры рабочей точки:

I_кп=37,5 мА

I_Б=230 мкА

U_кэп=9В

U_БЭп=626,132 мВ

Находим сопротивление R_э:

Примем амплитуду входного напряжения для данного каскада равной 0,05 В.

1)

Рассчитываем цепь делителя:

Выбираем ток делителя, учитывая что I_дел=5 I_бп

I_дел=1,15 мА

Тогда:

Находим сопротивления делителя:

На R₂ падает напряжение равное и протекает ток I_дел

На падает напряжение равное и протекает ток I_дел

Рассчитываем входное и выходное сопротивления:

Определим входное сопротивление усилительного каскада:

где:

R_вх=781,25 Ом

Полученное сопротивление является нагрузкой для предыдущего каскада с общим эмиттером. Теперь учтем влияние выходного сопротивления предыдущего каскада , на котором будет падать часть напряжения. Увеличиваем коэффициент усиления рассчитанного каскада:

Находим напряжение, падающее на входном сопротивлении каскада:

Пересчитываем сопротивление R_э и делитель напряжения:

2)

(16 Ом)

(1,3 кОм)

(13кОм)

Подбираем резисторы из ряда номиналов Е24:

R_к= 240 Ом

R_э=16 Ом

R₁ =13 кОм

R₂ =1,3 кОм

R_вх=757 Ом

Рис. 3.3. Модель каскада в OrCad

Проверяем расчет R_вх и R_вых в OrCAD :

1) Подав на вход каскада 6В (рис. 3.4) находим амплитуду тока (рис. 3.5) для этого напряжения. Тогда входное сопротивление рассчитывается по формуле:

Рис. 3.4. График входного напряжения

Рис. 3.5. График входного тока

Погрешность незначительна, расчет выполнен верно.

2) Выходное сопротивление рассчитывается в 2 этапа:

- сначала измеряется напряжение на бесконечно большой нагрузке (10 МОм), т.е. на холостом ходу.

- потом измеряется ток на бесконечно малой нагрузке (0,000001 Ом), т.е. при коротком замыкании.

Тогда выходное сопротивление рассчитывается по формуле:

Рис. 3.6. График напряжения на холостом ходу

Рис. 3.7. График тока при коротком замыкании

Погрешность незначительна, расчет выполнен верно.

4. Расчёт третьего каскада с общим эмиттером

Сопротивление коллектора выбираем в 5 раз меньше сопротивления нагрузки:

(160 Ом)

Подбираем резистор из ряда номиналов Е24:

R_к= 160 Ом

Производим выбор транзистора:

Учитывая, что на сопротивлении коллектора падает половина напряжения питания, найдем ток коллектора:

Максимальная мощность на коллекторе:

Полученным данным удовлетворяет транзистор BC547.

Находим параметры транзистора – крутизну, входное сопротивление, коэффициент передачи по току по выходным (рис.4.1) и входным (рис. 4.2) характеристикам:

Ток базы задаётся от 0 до 8000мкА с шагом 25мкА

Рис. 4.1. Выходные характеристики

Рис. 4.2. Входные характеристики

Параметры рабочей точки:

I_кп=56,25 мА

I_Б=400 мА

U_кэп=9В

U_БЭп=640,591 мВ

Находим сопротивление R_э:

Необходимо обеспечить амплитуду входного напряжения для данного каскада равной 0,01 В.

1)

Рассчитываем цепь делителя:

Выбираем ток делителя, учитывая что I_дел=5I_бп

I_дел=2 мА

Тогда:

Находим сопротивления делителя:

На R₂ падает напряжение равное и протекает ток I_дел

На R₁ падает напряжение равное и протекает ток I_дел

Рассчитываем входное и выходное сопротивления:

Определим входное сопротивление усилительного каскада:

где:

R_вх=793,02 Ом

Увеличиваем коэффициент усиления рассчитанного каскада:

Находим напряжение падающее на входном сопротивлении каскада:

Пересчитываем сопротивление R_э и делитель напряжения:

2)

(16 Ом)

(820 Ом)

(6,8 кОм)

Подбираем резисторы из ряда номиналов Е24:

R_к= 160 Ом

R_э=16 Ом

R₁ =6,8 кОм

R₂ =820 Ом

R_вх=437,64 Ом

Рис. 4.3. Модель каскада в OrCad

Проверяем расчет R_вх и R_вых в OrCAD :

1) Подав на вход каскада 6В (рис. 4.4) находим амплитуду тока (рис. 4.5) для этого напряжения. Тогда входное сопротивление рассчитывается по формуле:

Рис. 4.4. График входного напряжения

Рис. 4.5. График входного тока

Погрешность незначительна, расчет выполнен верно.

2) Выходное сопротивление рассчитывается в 2 этапа:

- сначала измеряется напряжение на бесконечно большой нагрузке (10 МОм), т.е. на холостом ходу.

- потом измеряется ток на бесконечно малой нагрузке (0,000001 Ом), т.е. при коротком замыкании.

Тогда выходное сопротивление рассчитывается по формуле:

Рис. 4.6. График напряжения на холостом ходу

Рис. 4.7. График тока при коротком замыкании

Погрешность незначительна, расчет выполнен верно.