2.4 Пример расчета

Пусть Е = 10 В, I_К = 1мА, f_min = 1 кГц, f_max = 100 кГц.

Транзистор выберем по справочнику из условий: предельное постоянное напряжение коллектор – эмиттер U _КЭmax транзистора должно быть больше напряжения источника питания E, а предельный постоянный ток коллектора I_Кmax транзистора должен быть больше тока I_К. Кроме того, граничная частота транзистора ^f_ãð должна быть много больше верхней граничной частоты сигнала ^f_max, так как на частоте ^f_ãð коэффициент передачи тока h_21Э = 1. Если этим условиям удовлетворяют многие транзисторы, то выбор продолжается, исходя из стоимости, габаритов транзистора и т. п.

Возьмем кремниевый n-p-n транзистор КТ315Б. Он имеет следующие характеристики: U _КЭmax = 20 В, I_Кmax = 100 мА, f_гр =250 МГц, h_21Э = 50...350.

Разброс значений h_21Э оказался очень большим, поэтому произведем расчет, ориентируясь на худший случай: h_21Э = 50.

S ^ I^K  251^1010^3₃  0,04 А / В;

_Ò

I_Á  I^K  ¹  0,02 мА ; h₂₁Ý 50

I_Ä 10I_Á 100,02 0,2 мА ; U_Ý  0,1 E  0,110  1,0 В ;

UI Ý  1 3 103Îì 1 кОм ;

RÝ  

Ý 10

U₂ U_Ý U_ÁÝ  1,0 0,6  1,6 В .

(Напомним, что U_БЭ  0,6 В для кремниевого транзистора.)

R₂  U²  ^1,6  8 кОм . I _Ä 0,2

Ближайшее номинальное сопротивление из стандартного ряда Е24 составляет 8,2 кОм. Таким образом, R₂ = 8,2 кОм.

R1  E U2  10 1,6  42 кОм .

I _Ä 0,2

Ближайшее номинальное сопротивление составляет 43 кОм. Таким образом, R₁ = 43 кОм.

UÊ  E UÝ  10  1  5,5 В ;

2 2

RÊ  E UÊ  10 5,5  4,5 кОм .

I_Ê 1

Ближайшее номинальное сопротивление составляет 4,7 к Ом. Таким образом, R_К = 4,7 кОм.

h^21Ý  ⁵⁰  1,25 кОм ;

h₁₁Ý 

S 0,04

I

h22Ý  Ê_  1101023  105 См ;

U

f 10³

f_Ñ   577 Гц ;

1 1

R_ÂÕ   8,15 кОм; 1/ h_11Ý 1/ R₁ 1/ R₂

1 1

R_ÂÛÕ   4,49 кОм.

RÊ 22Ý 4,7 103

Поскольку в качестве источника входного сигнала используется измерительный генератор, будем полагать, что R_Г = 0. Тогда

1 1 ^6Ô  33,8 мкФ

C₁  2f_Ñ( R_ÂÕ  R_Ã )  25778,1510₃  33,810

Нагрузкой каскада служит входное сопротивление осциллографа, поэтому примем R_Н = 10⁶ Ом.

1 1

C₂  2 f_Ñ ( R_ÂÛÕ  R_í )  2577 (4,49103 ₁₀6 ₎  0,27 нФ

CÝ  2S f_Ñ  2 IÊf  1103 3  11 мкФ

 Ñ Ò 2577 2510

Коэффициент усиления по напряжению каскада, не содержащего конденсатор C_Э , составляет

KU  UÂÛÕ  RÊ  4,7  4,7.

UÂÕ RÝ 1

Если резистор R_Э зашунтирован конденсатором C_Э, то K_U  R_Ê S  4,710³ 0,04 188.

3 Практическая часть

3.1 Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки входят: стенд с усилительным каскадом на биполярном транзисторе, блок питания, низкочастотный генератор, универсальный осциллограф, кабели и соединительные провода.

3.2 Порядок выполнения работы

1. Подключите источник постоянного напряжения к усилительному каскаду, соблюдая полярность.

2. Для записи результатов измерений подготовьте таблицу 2.1 в двух экземплярах.

Таблица 2.1 – Амплитудная характеристика

UВХ, В
UВЫХ, В

3. Установите частоту генератора f = 5 кГц и, используя осциллограф, снимите амплитудную характеристику каскада U_ВЫХ = F(U_ВХ) для двух случаев: при подключенном и отключенном конденсаторе C_Э. В первом случае входное напряжение изменяйте примерно от 0,01 до 0,05 В, а во втором - от 0,1 до 2,0 В.

4. По данным таблицы 2.1 постройте амплитудные характеристики.

5. Зарисуйте 2 осциллограммы выходного напряжения, соответствующие линейному участку амплитудной характеристики и области насыщения.

6. Для записи результатов измерений подготовьте таблицу 2.2 в двух экземплярах.

Таблица 2.2 – ЛАЧХ

UВХ, В
f , Гц
UВЫХ, В
20 lg K, дБ

7. Используя осциллограф снимите логарифмическую амплитудночастотную характеристику в диапазоне частот 10 Гц ... 500 кГц для двух случаев: при подключенном и отключенном конденсаторе C_Э. В первом случае амплитуда входного напряжения должна составлять примерно 0,02 В, а во втором - 0,5 В. Поддерживайте амплитуду входного сигнала неизменной.

8. По данным таблицы 2.2 постройте ЛАЧХ 20 lg K = F(lg f ).

9. При отключенном конденсаторе C_Э подайте на вход усилительного каскада и первый канал осциллографа синусоидальный сигнал амплитудой 0,5 В. На второй канал осциллографа подайте сигнал с выхода каскада. Зарисуйте осциллограммы, измерьте и запишите значение угла сдвига фаз.