
- •5. Мониторинг процесса выполнения курсового проекта (работы)
- •Оглавление
- •Задание 1 Теоретическая часть
- •Условия задания
- •Исходные данные
- •Расчетная часть
- •I.Сигнал
- •II. Переменная составляющая
- •Условия задания
- •Исходные данные
- •Расчетная часть
- •Задание 3 Теоретическая часть
- •Условия задачи
- •Расчетная часть
- •Задание 4
- •Теоретическая часть
- •Условия задания
- •Исходные данные
- •Расчетная часть
- •Задание 5. Теоретическая часть
- •Условия задания
- •Исходные данные
- •Расчетная часть
Условия задания
Рассчитать схемные элементы каскада и его параметры. Определить требования к источнику входного сигнала. Для выбранного типа транзистора и напряжения источника питания рассчитать параметры усилительного каскада, построенного по схеме ОБ и ОК. Привести схемы рассчитанных каскадов.
Исходные данные
Усилительный каскад, построенный по схеме ОЭ, работает при следующих условиях:
Диапазон рабочих частот 60 Гц…5 кГц N2+1…N3+2
Сопротивление нагрузки: 400 Ом N1+2*10^2
Амплитуда выходного сигнала 6 В N2+1
Диапазон рабочих температур: (15…40)°С
Расчетная часть
Расчёт схемы с ОЭ
Схема с ОЭ
Выбор транзистора
По частотному диапазону, току на нагрузке и уровню выходного сигнала выбираем транзистор.
Выбираем транзистор МП-39
Параметры [7,8] :
Частотный диапазон до 500кГц
Допустимая температура: (-60…84) °С
Выбор источника питания
С учетом этого соотношения и стандартного ряда элементов питания, выберем питающее напряжения
Определение точки покоя





Выходная характеристика МП-39
Красным допустимые границы рабочей зоны.
Синим показана нагрузочная прямая по постоянному току, проходит через точки (EK;0) и (0;Iкз).
Задание максимального тока коллектора
Задаём ток короткого замыкания
Практический расчет параметров усилителя
Расчет мощности рассеиваемой на коллекторе
Ограничения по мощности не превышены.
Расчет сопротивления коллектора и эммитера
Стандартный
Стандартный
Расчет сопротивления нагрузки по переменному току
Определение коэффициента усиления по напряжению
Знак « - » свидетельствует об изменении фазы выходного напряжения на 180° [3]
Расчет коэффициента усиления по току [3]
,тогда
Расчет коэффициента усиления по мощности
Как показано в [3], коэффициент усиления по мощности равен:
Подставим рассчитанные значения:
Определение сопротивления базового делителя
Задаём ток делителя:
Напряжение на базе
Выбираем стандартный :R1 =6200 Ом
Стандартный
Расчет резисторов по мощности
Стандартные 0.125 Вт
Расчет конденсаторов
Воспользовавшись формулой
Получим:
Применим данные формулы к схеме:
Отсюда получаем:
Стандартный 1,5 мФ
Из схемы видно, что
Следовательно:
Стандартный 300 мкФ
Также имеем, что:
Резисторы R1 иR2 по переменному току соединены параллельно.
Следовательно:
А значит:
Стандартный 200мкФ
Расчет параметров источника сигнала
Эквивалентная схема включения источника сигнала в цепь
Примем потери равные 0.8
И условие ,что
Найдём сопротивление генератора :
Следовательно:
;
;
;
;
Для расчета ЭДС источника найдём входное напряжение транзистора по входной характеристике.
Зная, UКЭдля схемы и зная ток базы найдем входное напряжение транзистораUm=Uбэ.
Примерно , он будет равен 0,27 В для тока базы 0,15 мА и напряжения коллектор-эммитер 3 В.
Тогда, из формулы
Можно найти EГ, вспоминая, что коэффициент ослабления равен 0.8
В [3] приведена формула для расчета ЭДС источника сигнала:
Как видно, результаты близки, что доказывает правильность решения.
Расчет термокомпенсации
Температурная нестабильность тока коллектора:
,где
Рассчитаем q:
Рассчитаем изменение тока коллектора:
,где
A=2 для германиевых транзисторов
А=2.3 для Кремниевых транзисторов
По справочнику [7]
Найдем
:
Расчет схемы с ОК
Схема с ОК
По своей структуре схема каскада ОК аналогична каскаду ОЭ, только роль резистора RKздесь выполняетRЭ. Кроме того, поскольку сопротивление резистораRЭ велико и оно не шунтируется конденсатором, то цепь охвачена 100% отрицательной обратной связью. Поэтому выходное напряжение, снимаемое с эмиттера транзистора, практически равно входному напряжению и совпадает с ним по фазе. Из-за этого свойства каскад ОК часто называют эмиттерным повторителем.
Управляющим является ток базы, а выходным ток эмиттера.
Известно, что :
Известно, что на RЭ падает половина напряжения питания.
Известно также, что:
Поэтому используются те же характеристики, что и для каскада с ОЭ.
По выходной характеристике для схемы ОЭ построим нагрузочную характеристику, проходящую через точки
Зададимся током
КЗ исходя из того , что
Значит, Ток КЗ для каскада ОК будет:
Выбираем

Выходная характеристика МП-39 при схеме включения ОК
Ток коллектора должен лежать примерно по середине линии значит выбираем его:
Найдем IЭ:
Как сказано в [3]
Рассчитаем RЭ
Напряжение на Базе транзистора должно быть больше на 0.3 В для германиевого транзистора.
Выбираем стандартный 3900 Ом
Выбираем стандартный 2700Ом
Расчет конденсаторов:
Из схем определяем:
Воспользовавшись формулой
Получим:
Воспользуемся данными формулами:
Выбираем стандартный 100 мкФ
Стандартный 400 мкФ
Расчет Мощностей резисторов:
Стандартный 0.125 Вт.
Расчет коэффициента усиления по току:
Расчет коэффициента усиления по напряжению:
Расчет коэффициента усиления по мощности:
Расчет источника сигнала:
Расчёт проводится аналогично как для схемы с ОЭ.
Примем потери равные 0.8
И условие ,что
Найдём сопротивление генератора :
Следовательно:
;
;
;
;
Как указано в [3] найдем ЭДС источника.
Расчет схемы с ОБ
Усилительный каскад ОБ
Определение тока коллектора покоя.

IK доп=20 мА

Uкб доп=15 В


Выходная характеристика МП-39 в схеме ОБ
Зададимся током короткого замыкания:
Нагрузочная прямая по постоянному току проходит через точки (EK;0) и (0;Iкз).
Выбираем рабочую точку посередине
Расчитаем из практических соотношений напряжение на коллекторе и эмиттере
Расчет сопротивления коллектора и эммитера
Стандартный
Стандартный
Сопротивление нагрузки по переменному току:
Определим сопротивление базового делителя:
Зададимся током делителя:
Напряжение на базе:
Стандартный резистор 8660 Ом
Выбираем стандартный 1470 Ом
Расчет резисторов по мощности:
Стандартные значения мощности: 0.125 Вт
Расчет коэффициента усиления по току
Из [6]
Расчет коэффициента усиления по напряжению
Из теории известно, что:
Значит,
Отсутствие знака «-» обусловлено тем, что каскад с ОБ не инвертирует фазу.
Коэффициент усиления по мощности:
Расчёт конденсаторов схемы:
Воспользовавшись формулой
Получим:
Применим данные формулы к схеме:
Стандартный 170 мкФ
Стандартный 110 мкФ
Стандартный 300 мкФ
Расчет параметров источника сигнала
Примем потери равные 0.8
И условие ,что
Найдём сопротивление генератора :
Следовательно:
;
;
;
;
Как указано в [3] найдем ЭДС источника.
Рассчитанные схемы:
Рассчитанная схема усилителя по схеме ОЭ
Рассчитанная схема усилителя по схеме ОК
Рассчитанная схема усилителя по схеме ОБ