Министерство образования и науки

Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

ЗиВФ

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации

Расчет оконечного каскада широкополосного усилителя

Контрольная работа

по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств»

Вариант 3

Выполнил: студент гр. З-49

________Луговой А.В.

Проверил:

________Л.И. Шарыгина

2012

Содержание

1. Техническое задание задачи №1……………………………………..3

2. Принципиальная схема каскада………………..…………………...3

3. Выбор транзистора и положения рабочей точки………………….4

4. Построение нагрузочных прямых постоянного и переменного тока……………………………………………………………………...7

5. Определение коэффициент усиления каскада……………………10

6. Определение искажений входной и выходной цепей на верхних частотах………………………………………………………………..12

7. Сквозная динамическая характеристика каскада……………….13

8. Расчет температурного ухода коллекторного тока………………14

9. Распределение искажений нижних частот………………………...17

10. Расчет переходной характеристики в области малых времен….18

11. Заключение…………………………………………………………….19

12. Техническое задание задачи №2…………………………………….20

13. Список используемой литературы………………………………….22

Задача №1. Расчет оконечного каскада импульсного усилителя на биполярном транзисторе

Таблица 3.2

Варианты исходных данных для расчета оконечного каскадаимпульсного усилителя

№	Ампл. выход.напр. Uвых, В	Нагрузка		Искажения импульсов		Сопр. источ. Ri, Ом	Скважн. импуль- сов, Q	Полярность вход/выход и длительн. в мкс
		Rн, Ом	Сн, пФ	, Нс	спад Δ, %
1	3	100	50	25	5	100	2	+/- 100

2. Принципиальная схема каскада показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема оконечного каскада импульсного

усилителя.

Назначение элементов :

Ср1- разделительная емкость, осуществляет развязку по постоянному току базовой цепи транзистора с источником сигнала.

Rб1, Rб2 – резисторы базового делителя, задающие режим работы транзистора по постоянному току.

Rк – сопротивлениеколлекторной цепи, обеспечивающеезаданныйтокколлектора.

VT - транзистор, активный элемент усилителя.

Rос - сопротивление обратной связи, служит для задания и стабилизации положения рабочей точки.

Rэ – сопротивление эмиттерной цепи, служит для задания рабочей точки.

Сэ – емкость, шунтирующая Rэ, увеличивает коэффициент усиления в области ВЧ.

Ср2- разделительная емкость, осуществляет развязку по постоянному току коллекторной цепи транзистора с нагрузкой.

Е - источник питания.

3. Выбор транзистора и положения рабочей точки

Выбор типа транзистора осуществляется по трем основным параметрам: граничной частоте (), максимально допустимому напряжению коллектор–эмиттер () и максимально допустимому току коллектора ().

Для граничной частоты транзистора должно выполняться условие:

,

где – заданное время установления усилителя.

Гц

Для максимально допустимого напряжения коллектор–эмиттер транзистора должно выполняться условие:

,

где – коэффициент запаса; – амплитуда импульса напряжения на нагрузке; – минимальное напряжение коллектор–эмиттер.

Выберем и =2В, тогда:

Для выбора транзистора по максимально допустимому току коллектора необходимо определить величину импульса тока коллектора.Предварительно выбираем величину сопротивления вцепи коллектора из условия , кОм.

Ток покоя (коллекторный ток в рабочей точке при отсутствии сигнала) для маломощных каскадов выбирается в пределах мА

A= 52 mA

Необходимый импульс коллекторного тока:

при <10.

Этим требованиям отвечает транзистор КТ610А структуры n-p-n. Данный транзистор имеет необходимый запас по току и напряжению и большойзапас по граничной частоте. Перечень основных параметров транзистора приведен в таблице 1.

Таблица 1. Основные электрические параметры транзистора КТ315А

Наимено-вание	Обозначение	При значении	Значения
	Емкость коллекторного перехода		2÷4,1 пФ
	Емкость эмиттерного перехода		21 пФ
	Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ		50÷300
	Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ		1000 МГц
	Постоянная времени цепи обратной связи на ВЧ		21÷55 пс
	Постоянный ток коллектора		300 мА
	Температура перехода		150 °С
	Постоянная рассеиваемая мощность коллектора	Т=-45÷+50 °С Т=+85 °С	1,5 Вт 1 Вт
	Постоянное напряжение коллектор – база		26 В
	Постоянное напряжение коллектор – эмиттер		26 В
	Температура окружающей среды		25оС
	Обратный ток коллектор-эмиттер		0,5 мА 1,5 мА

Значения g – параметров транзистора измерены при и

4. Построение нагрузочных прямых постоянного и переменного токаВначале нанесем гиперболу рассеиваемой мощности на семейство выходных характеристик транзистора (рис. 2). Расчетные точки помещены в таблицу.

.

UКЭ, В	2	4	6	8	10	12	15
IК, мА	750	37.5	25	18.75	15	12.5	10

Ток коллектора в рабочей точке () должен удовлетворять условию

.

где  

Кроме того, с позиции обеспечения стабильности режима работы транзистора его ток покоя не должен быть меньше 1...5 мА

Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке :

Выбираем ток коллектора в рабочей точке мА, напряжение коллектор-эмиттер .На семействе выходных статических характеристик транзистора, рис. 2, через точки с координатами А=(,) и В=(,) проводимнагрузочную прямую по переменному току.

Рис. 2

Координаты рабочей точки А:

= 5В,

мА

мкА

Нагрузочная прямая лежит ниже гиперболы максимальной рассеиваемой мощности.

По нагрузочной прямой по переменному току уточняем :

Ом

Уточняем :

Oм

Выбираем стандартное значение – 330 Ом

Определяем напряжение питания каскада:

,

где – коэффициент, определяющий величину падения напряжения на сопротивлении обратной связи . Выбираем и определим :

Выбираем стандартное значение – 15В

Величина сопротивления :

Ом.

Выбираем стандартное значение – 270Ом

Нагрузочная прямая по постояному току определяется уравнением

и проходит через точки мА

иВ

Выберем ток базового делителя из условия:

мА

Используя семейство входных статических ВАХ транзистора, находим напряжение база–эмиттер в рабочей точке (рис. 3).

Рис. 3. Входные статическиеВАХ транзистора

В

Ннайдем сопротивления резисторов делителя:

Ом

Ом

Выбираем стандартные значения:

кОмкОм

5. Определение коэффициента усиления каскада

Построимдинамические характеристики каскада, используя рисунки 2 и 3.

Таблица2

	50	100	150	200	250
	8	16.5	23	30	34
	0,67	0,75	0,8	0,83	0,93
	0,68	0,77	0,83	0,87	0.98
	10	7.2	5.3	3.3	2

Рис.3. Динамическая характеристика каскада

Аналитически:

Коэффициент передачи тока

Входное сопротивление:

Ом

Крутизна коллекторного тока:

А/В

Коэффициент усиления :

Коэффициент передачи входной цепи на средних частотах:

Сквозной коэффициент усиления каскада :

.