срМетодические указания по курсовому проектированию типовых заданий содержит 3 части:

часть : "Усилители мощности"

часть : "Автогенераторы"

часть : "Усилители напряжения"

В предлагаемом указании рассмотрена методика расчета пред­варительных каскадов, т.е. усилителей напряжения на биполярных транзисторах, включенных по схеме с ОЭ.

Содержание

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 3

2. ФОРМИРОВАНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛУВОЛНЫ 6

3. ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ПОЛУВОЛНЫ 8

4. РАСЧЕТ ДЕЛИТЕЛЯ В ЦЕПИ БАЗЫ 11

5. ПОРЯДОК РАСЧЕТА КАСКАДА ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ 12

6. РАСЧЕТ КАСКАДА ПО ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ 13

7. РАСЧЕТ ВХОДНЫХ УСТРОЙСТВ УСИЛИТЕЛЕЙ 17

7.1. ВВЕДЕНИЕ 17

7.2. СПОСОБЫ МАКСИМИЗАЦИИ ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭМИТТЕРНОГО ПОВТОРИТЕЛЯ 20

7.3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОВТОРИТЕЛЯ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ 25

7.4. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОВТОРИТЕЛЯ С ПОЛЕВЫМ ТРАНЗИСТОРОМ. 29

1 ВВЕДЕНИЕ 34

2. ФАЗИРУЮЩИЕ ЦЕПИ 38

3. СТАБИЛЬНОСТЬ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИИЙ 41

4. АМПЛИТУДА УСТАНОВИВШИХСЯ КОЛЕБАНИЙ 43

5.СТАБИЛЬНОСТЬ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ 53

6. ИСКАЖЕНИЯ ФОРМЫ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 55

7. ПОРЯДОК РАСЧЕТА RС-ГЕНЕРАТОРА 57

1. Выбор функциональной схемы генератора. 57

2. Составление заданий на проектирование задающего генератора и усилителя мощности. 58

3. Расчет задающего генератора. 59

4. Расчет системы стабилизации амплитуды колебаний. 60

1-3 РАСЧЕТ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫХ ВЫХОДНЫХ КАСКАДОВ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ 62

1-1. ВВЕДЕНИЕ 62

1.2 ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ . 62

1-3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОМБИНИРОВАННОЙ СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ С КОМПЕНСАЦИЕЙ. 71

1.4. ПРИМЕР РАСЧЕТА УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ В РЕЖИМЕ "А" 77

1.5. ВАРИАНТ РАСЧЕТА В РЕЖЕМЕ "АВ" 82

Список литературы 87

1. Общие положения

Расчет любого усилительного каскада проводится в два этапа.

Первый - расчет каскада по постоянному току, в которой определяются режимы усилительного элемента с целью обеспечения нужного значения тока или напряжения на нагрузке. На этом этапе рассчитываются значения токов и напряжений на транзисторе, значение резисторов и напряжение источника питания, которые и обеспечивают необходимый режим работы каскада по постоянному току. Второй - расчет каскада по переменному току. На этом этапе определяются коэффициент усиления, рабочий диапазон частот, входное и выходное сопротивление и т.д.

В предлагаемом методическом пособии рассмотрен расчет пред­варительных каскадов на транзисторах по постоянному и переменному току. При этом техническое задание сформулируем следующим обра­зом ; необходимо спроектировать усилительный каскад, обеспечиваю­щий выходное напряжение (действующее значение) на сопротивлении нагрузки R_н , в заданном диапазоне частот.

Необходимо рассчитать значение всех элементов и значение напряжения источника питания.

Схема усилительного каскада приведена на рис. 1.

Рисунок 1.

Здесь же показаны токи, протекающие в схеме и напряжения на отдельных элементах. Расчет проводин с учетом физических процессов в схеме в процессе усиления сигнала. На рис. 2 приведены выходные характеристики транзистора, построены нагрузочные линии по постоянному (=) и переменному току (~).

Рисунок 2.

При отсутствии выходного сигнала, каскад находится в режиме покоя, при этом в цепи базы и коллектора транзистора протекают начальные токи (соответственно и ) определяющие положение рабочей точки А. Напряжение на коллекторе транзистора также соответствует режиму покоя и равно . Под воздействием входного сигнала в цепи появится переменная составляющая тока базы ( ) наложенная на постоянную составляющую ( ). За счет изменения тока базы, изменится значение тока коллектора, т.е. сформируется переменная составляющая тока коллектора . Изменение значения тока коллектора приведет к изменению положения рабочей точки, передвигающейся вдоль нагрузочной линии по переменному току в области между точками А₁ - А - А₂. изменение положения рабочей точки, в свою очередь, приведет к изменению напряжения на коллекторе транзистора, т.е. появится переменная составляющая коллекторного напряжения (U_к~), которое и будет выделяться на нагрузке.

Транзистор является нелинейным элементом и для обеспечения малого значения нелинейных искажений в выходном сигнале, необходимо ограничить область перемещения положения рабочей точки А. Так, например, в процессе формирования отрицательной полуволны выходного сигнала, когда транзистор открывается(точка ), напряжение на коллекторе не должно быть меньше , а ток через транзистор не превышать максимального допустимого значения, т.е.

При формировании положительной полуволны, когда транзистор закрывается, чтобы не допустить попадания точки в нелинейную область, необходимо ввести ограничение минимального тока через транзистор, равного . Для исключения превышения допустимой мощности рассеивания на коллекторе, нагрузочные линии по постоянному и переменному току должны проходить ниже кривой . Для исключения пробоя необходимо выполнение условия .

В процессе формирования выходного сигнала за счет изменения для напряжений на коллекторе транзистора и тока коллектора изменяются и значения токов, протекающих через конденсаторы и , за счет этого, благодаря процессам перезаряда, будут изменяться значения напряжений на указанных конденсаторах, что приводит к появлению частотных искажений. Но, для упрощения расчетов, будем считать, что значения емкостей конденсаторов выбраны достаточно большими и в течении полупериода входного сигнала напряжение на них остается практически постоянным и равным тому значению напряжения, до которого они зарядились в резине покоя. Конденсатор до , а конденсатор в цепи эмиттера до .

Для получения необходимых соотношений и зависимостей про­веден анализ каскада при формировании положительной и отрица­тельной полуволны выходного каскада.