Скачиваний:
74
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
611.33 Кб
Скачать

2.Электрический расчет

Схема электрическая.

Рассчитаю двухкаскадный УПТ с непосредственной межкаскадной связью, если источником сигнала служит датчик. включенный в мостовую схему.

Дано:

Ек = 30 В - напряжение источника питания.

∆UВХ = ± 0,2 В- максимальные изменения входного сигнала.

RС = 1,8 кОм - внутреннее сопротивление источника входного

сигнала.

RН = 6,2 кОм - сопротивление нагрузки.

∆UВЫХ = 8 В - требуемое максимальное изменение выходного напряжения.

ОKP = (30±10)°C - температура окружающей среды.

Расчет:

  1. По заданному напряжению ЕК выбираю транзисторы с максимально допустимым напряжением и возможно малым обратным коллекторным током IКБО.

Беру для обоих каскадов транзистор КТ 361А со следующими параметрами:

= 30 В;

= 50 мА;

= 25 мкА;

= 85°С;

= 150 мВт;

h11Э = 500 Ом; h21Э = 50100 (для расчета принимаем h21Э = 75).

  1. Определяю режим покоя для транзистора второго каскада. Согласно формуле

выбираю │U кэп│ = 11 В.

До расчёта сопротивлений резисторов R1, R2 и RК2 оценить значения R'К2 и выбрать ток IК2 затруднительно, поэтому нахожу его из условия . ПринимаюIК2 = 10 мА.

Рис. 2.2. Входная (а) и выходная (б) статические характеристики транзистора типа КТ361А

Выбранной точке покоя П (рис.4.2) соответствует ток IБ2 = 150 мкА.

По входным характеристикам транзистора нахожу напряжение = 0,135 В, соответствующее токуIБ2 в точке покоя.

  1. Проверяю режим покоя на соответствие допустимой рассеиваемой мощности коллектора:

, где максимальная допустимая мощность при наибольшей температуре окружающей среды

В нашем случае

  1. Приняв напряжение определяю сопротивление резисторов:

При этом и

.

В результате расчета получил .

  1. Определяю сопротивления делителя. Сопротивления этих резисторов выбирают из условий баланса мостовой схемы, в которую включена нагрузка RH:

, где - сопротивление транзистораVТ2 в режиме покоя.

Задаваясь сопротивлением , нахожу:

R1 = 1,33 кОм (1,5 кОм);

R2 = 1,16 кОм (1,2 кОм).

  1. Определяю сопротивление нагрузки для второго каскада

где

  1. Проверяю правильность выбора тока IК2 , для чего рассчитаю требуемую амплитуду тока

Таким образом, выбранное мной значение тока IК2=10 мА удовлетворяет условию , где- коэффициент запаса.

  1. Определяю коэффициент усиления напряжения второго каскада

  1. Определяю необходимое входное напряжение второго каскада

  1. Определяю напряжение UК1 в режиме покоя

  1. Выбираю точку покоя транзистора VT1. Для этого, задаваясь значением нахожу

.

Необходимое изменение коллекторного тока первого транзистора в режиме покоя нужно обеспечить ток

,

где

- обратный коллекторный ток при максимальной температуре окружающей среды .

Подставляя в выражение для IК1 сопротивление резистора RК1

, находим:

Принимаю IК1 = 3 мА. Выбранной точке покоя В и IК1 = 3 мА соответствует ток IБ = 50мкА и напряжение UБЭI = -0,1 В, которое определяется по входным характеристикам транзистора (рис. 2.2).

  1. Определяю сопротивления резисторов:

где

В выражении для IRб значение подставляются со своим знаком. В нашем случае в режиме покоя Ес = 0

  1. Определяю входное сопротивление усилителя

и коэффициент усиления первого каскада

где

  1. Общий коэффициент усиления напряжения

с некоторым запасом обеспечивается требуемое усиление

КТР = ∆UВЫХ/∆UВХ = 8/0,2=40.

  1. Определяем дрейф выходного напряжения. Для этого находим изменения обратных коллекторных токов транзисторов ∆IКБО при изменении температуры окружающей среды в пределах 20-40°С и коэффициент нестабильности первого каскада q1:

Нестабильность (дрейф коллекторного тока первого транзистора Изменение (дрейф тока нагрузки первого каскадас учётом направления обратных токовиравен

Дрейф входного напряжения второго каскада

UВХ2др=I1дрRН1=3610-66103=0,2 В

и дрейф выходного напряжения усилителя Uвых.др=UВХ2дрК2=0,23,92=0,78 В.

Дрейф входного напряжения составляет 7,8 % значения выходного сигнала. Дрейф выходного напряжения можно уменьшить, если выбрать транзистор VT2 с током >. Например, выберем транзисторVT1 с обратным током , а транзисторVT2 – c .

Тогда:

Дрейф входного напряжения второго каскада

UВХ2др=I1дрRН1=5,410-66103=0,03 В

и дрейф выходного напряжения усилителя Uвых.др=UВХ2дрК2=0,033,92=0,1 В.

Дрейф входного напряжения составляет 1% выходного сигнала.