Расчёт усилителя напряжения на транзисторе.
Содержание.
1.УГО транзистора и его расшифровка, справочные данные.
2. Исходные данные, входные и выходные ВАХ.
3. Графический расчёт параметров транзистора.
4. Графический расчёт параметров сигналов.
5. Схема усилителя напряжения и описание схемы.
6. Расчёт элементов схемы.
8. Перечень элементов
7. Диаграммы напряжений.
Пример расчёта усилителя напряжения на транзисторе КТ315В.
1.Транзистор и его расшифровка.
Кремниевый биполярный транзистор n-p-n проводимости маломощный, высокочастотный, 15 разработки, группы В.
Справочные данные транзистора:
-Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала h21 = = 20 – 90.
-Граничная частота гр > 250 МГц.
-Обратный ток коллектора Iкбо < 1 мкА.
-Напряжение насыщения база – эмиттер Uбо < 1,1 В.
-Предельный постоянный ток коллектора Iк макс = 100 мА.
-Предельное постоянное напряжение коллектор – эмиттер Uкэ = 40 В.
-Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Рк =150 мВт.
2. Исходные данные.
-Напряжение питания коллекторной цепи ЕК =30 В.
-Сопротивление в цепи коллектора RК = 2,4 кОм.
-Коэффициент ООС усилителя по постоянному току -Кос =0,1.
-Нижняя частота переменного сигнала н = 100 Гц.
Статический режим, при котором: -внутреннее сопротивление источника сигнала RИС < 0,1 Rвх; сопротивление нагрузки RН > 10 RК.
3. Вольт - амперные характеристики ( ВАХ ). Выдаются преподавателем.
В соответствии с исходными данными на характеристиках записать значения масштабных величин по осям токов и напряжений, и также для каждой характеристики. Значения масштабных величин на одно деление приведены в таблице 3.
Ниже характеристик провести 8 линий с равномерным распределением. Расстояние между линиями соответствует относительному интервалу времени.
На вольтамперных характеристиках строятся дополнительные линии для определения параметров и характеристики для проведения расчётов:
Hа семействе выходных характеристик строится нагрузочная характеристика по координатным точкам ( Ikмакс= , Uk = 0 ) и ( Ik = 0, Uk = Ek ).
Первая точка на оси Iк : IКМАКС = = 12,5 мА; на оси Uк : Uк =0
Вторая точка на оси Uкэ : Uкэ = 30 В; на оси .Iк = 0,
Проекции точек пересечения нагрузочной линии и граничных линий семейства характеристик на ось Uкэ определяют максимальное ( Uмакс ) и минимальное ( Uмин ) значения напряжений на коллекторе.
Uмакс =28 В это напряжение на коллекторе в режиме отсечки, на характеристиках обозначено точкой С.
Uмин = 2 В это напряжение на коллекторе в режиме насыщения, на характеристиках обозначено точкой В.
Для линейного усилителя напряжения при заданном значении сопротивления нагрузки RН >> RК, когда практически не изменяется наклон нагрузочной характеристики в динамическом режиме, рабочая точка выбирается на середине участка режима линейного усиления. Точка может определяться графическим методом: с помощью линейки определяется середина между значениями Uмакс и Uмин; или математическим способом –
UК0 = ; UК0= = 15 В
Через точку UK0 проводится линия , параллельная оси IK. Точка пересечения линии с нагрузочной характеристикой ( А ) определяет параметры режима транзистора по постоянному току (IK0 и IБ0 ). Значение IБ0 определяется методом пропорциональности, используя две соседние характеристики со значениями IБ3 = 150 мкА и IБ2 = 100 мкА.
IК0 = 6,2 мА , IБ0 = 110 мкА
Точки пересечения линии с двумя соседними характеристиками ( D и E ) необходимы для определения статического коэффициента усиления тока
h21Э. = () = ; ID =8,3 мА , IE = 5,7 мА; h21э =
По значению IБ0 на входных характеристиках устанавливают рабочую точку А на характеристике при UК= 5 В, и определяют значение напряжения между базой и эмиттером UБРТ.
UБРТ – это проекция точки А на ось UБЭ. UБРТ = 0,58 В.
Для определения входного сопротивления транзистора (h11= RВХ) проводят касательную через точку А. Тангенс угла наклона касательной определит это значение. Для проведения вычисления строят вспомогательный прямоугольный треугольник на касательной. Отношение прилежащего катета (iUБЭ) к противолежащему катету (IБ) даст значение входного сопротивления транзистора в схеме с общим эмиттером.
RВХ = UБЭ = 0,7 - 0,45 = 0,25 В , IБ = А
RВХ =
Касательную в точке А на входных характеристиках можно принять за рабочую характеристику, опраксимированную прямой линией, на которой обозначают критические точки: точку отсечки с координатами IБ=0, UБЭ= 0,45 В, и точку насыщения с координатами IБ= 220 мкА, UБЭ= 0,7 В. По этим точкам определяют максимальное амплитудное значение неискажённого входного сигнала
UMВХ= UБНАС - UБРТ ; UМВХ= 0,7 – 0,58 = 0,12 В.
По рабочей характеристике выходных ВАХ определяется максимальное амплитудное значение неискажённого выходного сигнала
UМВЫХ= UК0 – UКМИН, UМВЫХ= 15 – 2 = 13 В.
Коэффициент усиления по напряжению в режиме максимального неискажённого сигнала
К = К = К = 40,6 дБ.