14

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СХЕМОТЕХНИКА»

1. Рассчитать параметры элементов принципиальной схемы однотактного усилительного каскада (УК) предварительного усиления на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером и стабилизацией тока покоя с помощью последовательной ООС (ООС по току), режим работы каскада по постоянному току, входное и выходное сопротивления, коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности, коэффициент полезного действия.

2. Провести моделирование рассчитанного усилительного каскада. Сравнить результаты моделирования с результатами расчета.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. П ринципиальная схема усилительного каскада представлена на рисунке 1.

2. Параметры входного и выходного сигналов, нагрузки и допустимого уровня частотных искажений М представлены соответственно в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Параметр	Ед. изм	Первая цифра номера варианта
		1	2	3	4
Uвх	В	0,1	0,2	0,3	0,4
Uвых	В	1	2	3	4
fв	кГц	1000	800	600	400
fн	кГц	500	400	300	200

Таблица 2

Параметр	Ед. изм	Вторая цифра номера варианта
		1	2	3	4
Rн	Ом	100	200	300	400
Cн	пФ	6	5	5	4
М	дБ	3	3	2	2

Методика расчета

1. Расчет положения рабочей точки транзистора

Задаться:

• сопротивлением в цепи коллектора

; (1)

• падением напряжения на R_э + R_oc (на R_э если R_oc отсутствует в схеме)

. (2)

Определить:

• эквивалентное сопротивление нагрузки УК по переменному току

, (3)

где – выходное сопротивление каскада;

• требуемое значение напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке (с учетом температурной нестабильности – плюс 10%) (рисунок 2)

, (4)

где – амплитуда выходного напряжения;

U – напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора, U =(1...2) В;

• требуемое значение тока коллектора в рабочей точке (с учетом температурной нестабильности – плюс 10%) (рисунок 2)

; (5)

• Среднюю мощность, рассеиваемую на коллекторе

, (6)

которая не должна превышать предельного значения Р_кmax взятого из справочных данных на транзистор;

э0

Рисунок 2

• требуемое значение напряжения источника питания Е

, (7)

где U =I R - падение напряжения на R .

При этом напряжение источника питания E не должно превышать U используемого транзистора и должно соответствовать рекомендованному ряду:

Е =(5; 6; 6,3; 9; 10; 12; 12,6; 15; 20; 24; 27; 30; 36) B.

Если в результате расчета Е не будет соответствовать значению из рекомендованного ряда, то путем вариации в формуле следует подогнать значение Е под ближайшее из рекомендованного ряда;

• напряжение на базе в рабочей точке

, (8)

где - напряжение база-эмиттер в рабочей точке, =(0,6…0,9)В (для кремниевых транзисторов);

• напряжение на коллекторе в рабочей точке

. (9)

2. Выбор транзистора и расчет тока базы и эмиттера в рабочей точке

Выбрать транзистор (из приведенных в таблице 3 или в [6], [7]) с учетом следующих предельных параметров:

• предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер

; (10)

• предельно допустимое напряжение коллектор-база

; (11)

• предельно допустимый ток коллектора

; (12)

• предельно допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе

; (13)

• граничная частота усиления транзистора по току в схеме с ОЭ

. (14)

Определить:

• ток базы в рабочей точке

; (15)

• ток эмиттера в рабочей точке

. (16)

Таблица 3

Наименов. Параметра	Ед. изм.	Наименование транзистора (n-p-n)
		2SC1815	2SC2001	2SC2120	2SC2665	2N1711	2N2222А	2N2923
Uкб max	В	60	30	35	50	75	60	25
Uкэ max	В	50	25	30	50	50	30	25
Iк max	А	0,15	0,7	0,8	2	0,5	0,8	0,1
Pк max	Вт	0,4	0,6	0,6	0,9	0,8	0,5	0,36
fТ	МГц	80	50	120	100	70	250	100
β	-	50	200	180	130	75	150	100
τос	псек	300	2500	1300	3000	2500	480	1000
Ск	пФ	3	25	13	30	25	8	10

Продолжение таблицы 3

Наименов. Параметра	Ед. изм.	Наименование транзистора (n-p-n)
		2N3903	2N4400	2N4123	2N4264	2N5223	2N5232	2N5769
Uкб max	В	60	60	40	30	25	70	40
Uкэ max	В	40	40	30	15	20	50	15
Iк max	А	0,2	0,6	0,2	0,2	0,1	0,1	0,2
Pк max	Вт	0,625	0,625	0,31	0,35	0,625	0,33	0,35
fТ	МГц	250	200	250	300	150	50	100
β	-	50	80	80	70	200	300	40
τос	псек	400	650	400	400	400	400	400
Ск	пФ	4	6,5	4	4	4	4	4

Примечание: Емкость коллекторного перехода С_к приведена для случая, когда напряжение коллектор-база U_{кб ном} равно 10 В.