Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Контрольная работа № 1 по курсу

"Электронные приборы и устройства"

Чак Наталья Николаевна.

Группа №802321c

Адрес: 220000, г. Минск,

проезд. Ташкентский, д.34/3, кв. 38

Минск, 2010

Анализ характеристик малосигнальных усилительных

КАСКАДОВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Задание

1. Выполнить инженерный расчет усилительного каскада на БТ с ОЭ (ОБ, ОК) (см. рис.1.1, 1.2, 1.3), который должен обеспечить усиление в полосе частот от до .

Рис.1.1

Рис.1.2

Рис.1.3

Исходные данные для расчета приведены в таблицах 1.1, 1.2, 1.3. Параметры транзистора приведены в таблице 1.4.

2. По результатам расчета элементов принципиальной схемы усилителя провести расчет основных параметров усилительного каскада. Вычислить общее значение коэффициента частотных искажений на нижней граничной частоте , указанной в исходных данных. Аналогично вычислить общее значение коэффициента частотных искажений на верхней граничной частоте.

Таблица 1.1-Исходные данные для расчета каскада с ОЭ

Тип БТ	, В	, мА	, мВ	, Ом	, кОм	, нФ
КТ 347А	5	4	10	150	6	0,3

Таблица 1.2-Исходные данные для расчета каскада с ОБ

Тип БТ	, В	, мА	, мВ	, кОм	, кОм	, нФ
КТ 347А	5	4	10	1,5	6	0,3

Таблица 1.3-Исходные данные для расчета каскада с ОК

Тип БТ	, мВ	, кОм	, Ом	, нФ	, В
КТ 347А	300	10	60	0,3	20

Таблица 1.4-Параметры транзистора

Тип БТ	Струк- тура	…	/ на f, МГц				В	, мА	, мВт
КТ347А	p-n-p	30…400	5/100	6	8	1	-20	50	150

Таблица 1.5-Расчетные соотношения для основных параметров усилительного каскада на БТ, включенного по схеме с ОБ и ОК

Параметр	Схема с ОБ	Схема с ОК

Порядок выполнения задания

I. Порядок расчета малосигнального усилителя на БТ, включенного по схеме с ОЭ или ОБ, с эмиттерной стабилизацией рабочей точки.

Исходными данными при расчета малосигнальных усилителей является напряжение коллектор-эмиттер и ток коллектора в рабочей точке.

1. Для обеспечения стабилизации рабочей точки падение напряжения на резисторе (потенциал эмиттера) можно выбрать из условия

; (1.1)

В.

Это минимальное напряжение, требуемое для компенсации температурного ухода как при увеличении, так и при уменьшении температуры.

Напряжение питания выбирается согласно выражению

, (1.2)

для обеспечения максимального значения амплитуды неискаженного выходного сигнала.

В.

2. Сопротивления резисторов и находим по выражениям

; (1.3)

Ом.

Выбираем стандартный резистор =1,3 кОм.

, т.к. можно принять . (1.4)

Ом.

Выбираем стандартный резистор =240 Ом.

3. Находим ток базы

, (1.5)

мкА.

и потенциал базы транзистора

, (1.6)

где напряжение база-эмиттер в рабочей точке для кремниевого транзистора можно принять .

В.

4. Для обеспечения работоспособности схемы стабилизации задаемся током делителя напряжения, образованного резисторами R1 и R2, в десять раз больше тока базы

, (1.7)

мкА.

5. Находим сопротивления R1 и R2

; (1.8)

Ом=4,27 МОм.

Выбираем стандартный резистор R1=4.3 MОм.

; (1.9)

МОм.

Выбираем стандартный резистор R2=1 MОм.

6. Емкости конденсаторов находим из условий

; (1.10)

; (1.11)

; (1.12)

, (1.13)

при выполнении которых коэффициента усиления по напряжению на нижней граничной частоте уменьшается не более чем в раз.

нФ.

Выбираем стандартный конденсатор С1=470 нФ.

нФ.

Выбираем стандартный конденсатор С2=110 нФ.

мкФ.

Выбираем стандартный конденсатор С_э=360 мкФ.

; (1.14)

МОм.

нФ.

Выбираем стандартный конденсатор С_б=10 нФ.

II. Порядок расчета эмиттерного повторителя ( ОК).

Исходными данными являются напряжение источника сигнала , его внутреннее сопротивление , сопротивление нагрузки и напряжение источника питания .

1. Вычисляем максимально возможное значение амплитуды тока нагрузки, соответствующее идеальному согласованию, когда :

; (1.15)

мА.

2. Выбираем рабочую точку БТ:

; (1.16)

мА.

; (1.17)

U_кэ0=20/2=10 В.

3. Расчет элементов принципиальной схемы ЭП проводим согласно выражениям (1.3-1.9).

Сопротивления резисторов и

Ом.

Можно принять =6,5.

Ом=1,54 кОм.

Выбираем стандартный резистор =1,5 кОм.

Находим ток базы

мкА,

и потенциал базы транзистора

В.

Для обеспечения работоспособности схемы стабилизации задаемся током делителя напряжения, образованного резисторами R1 и R2, в десять раз больше тока базы

мкА.

Находим сопротивления R1 и R2

Ом=26,29 МОм.

Выбираем стандартный резистор R1=27 MОм.

кОм.

Выбираем стандартный резистор R2=33 кОм.

III. Расчет основных параметров усилительного каскада.

После расчета элементов принципиальной схемы усилителя необходимо провести расчет основных параметров усилительного каскада.

1. Каскад на БТ с ОЭ.

Коэффициент усиления по току каскада на БТ с ОЭ определяется соответствующим дифференциальным параметром транзистора ,

. (1.18)

, (1.19)

поскольку . Знак минус говорит о том, что каскад с ОЭ инвертирует входной сигнал.

.

При отсутствии конденсатора коэффициент усиления по напряжению уменьшается

, (1.20)

.

сквозной коэффициент усиления

, (1.21)

который всегда меньше, чем , поскольку реально на вход усилителя попадает сигнал .

.

Входное сопротивление каскада определяется выражением

, (1.22)

где входное сопротивление транзистора

. (1.23)

R_вх=8 МОм.

При отсутствии конденсатора входное сопротивление транзистора увеличивается

. (1.24)

Выходное сопротивление каскада определяется сопротивлением резистора в коллекторной цепи транзистора

. (1.25)

R_вых=1,3 кОм.

Граничные частоты полосы пропускания усилителя, т.е. значения частоты сигнала на которых коэффициенты передачи уменьшаются в раз, определяются выражениями

, (1.26)

Гц.

, (1.27)

Гц.

, (1.28)

Гц,

а значения коэффициентов частотных искажений, обусловленных фильтрами, на частоте f в области НЧ вычисляются согласно выражению

, N=1, 2, 3. (1.29)

,

,

.

Общее значение коэффициента частотных искажений усилительного каскада на некоторой частоте f в области НЧ определяется согласно

, (1.30)

в децибелах.

дБ.

Нижняя граничная частота полосы пропускания усилителя будет больше максимальной из

, (1.31)

Гц.

Конденсатор может быть переключен во входную цепь транзистора, при этом он оказывается включенным параллельно конденсатору и его эквивалентная емкость увеличивается в раз, поскольку заряд происходит напряжением

, (1.32)

пФ.

Для верхней граничной частоты полосы пропускания усилителя можно записать

, (1.33)

где ; (1.34)

; (1.35)

. (1.36)

Гц.

кГц.

кГц.

Гц.

Значения коэффициентов частотных искажений, обусловленных наличием рассмотренных фильтров нижних частот, на некоторой частоте f в области ВЧ вычисляются согласно выражению

, N=1, 2, 3. (1.37)

,

,

.