Расчет параметров элементов усилителя ОЭ

4.1. Рассчитать элементы цепи термостабилизации R_Э и С_Э.

4.1.1. Увеличение R_Э повышает глубину отрицательной обратной связи во входной цепи усилителя (улучшает термостабилизацию), с другой стороны, при этом падает КПД усилителя из – за дополнительных потерь мощности на этом сопротивлении. Обычно выбирают величину падения напряжения на R_Э порядка (0,1 – 0,3)Е_К, что равносильно выбору R_Э ≈ (0,05 – 0,15)R_К в согласованном режиме работы транзистора. Используя последнее соотношение выбираем величину R_Э.

4.1.2. Для коллекторно – эмиттерной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать уравнение электрического состояния по постоянному току

Используя это уравнение скорректировать выбранные по п.п. 2.3 и 2.4 значение Е_к или величину R_к.

4.13. Определить емкость в цепи эмиттера С_э из условия R_э = (5 - 10)Х_э, где Х_э – емкостное сопротивление элемента С_э. При этом

мкФ, выбрав f_н = 50 – 100 Гц.

4.2. Для исключения шунтирующего действия делителя R₁, R₂ на входную цепь транзистора задается сопротивление R_б.

и ток делителя I_д = (2 - 5)I_бо, что повышает температурную стабильность U_бо. Исходя из этого определить сопротивления R₁, и R₂, R_б:

; ;

4.3. Определить емкость разделительного конденсатора из условия R_вх = (5 - 10)Х_р, где Х_р – емкостное сопротивление разделительного конденсатора, R_вх – входное сопротивление каскада. При этом

мкФ, а

Определить параметры усилительного каскада.

5.1. Коэффициент усиления каскада по току K_i

5.2. Входное сопротивление каскада R_вх

если то

5.3. Выходное сопротивление каскада R_вых

5.4. Коэффициент усиления по напряжению K_и

5.5. Коэффициент усиления по мощности K_р

5.6. Полезную выходную мощность каскада

5.7. Полную мощность, расходуемую источником питания

5.8. КПД каскада

5.9. Верхняя и нижняя граничные частоты определяются из соотношения для коэффициента частотных искажений:

на нижней частоте ;

и верхней частоте .

Обычно выбирается , тогда и ,

где

С_к– емкость коллекторного перехода.

Заключение.

6.1. Объяснить назначение всех элементов схемы усилительного каскада. Параметры элементов схемы выбираются на основании всего комплекса расчетов. По данным расчета выбрать стандартные резисторы и конденсаторы по справочнику. [1]

6.2. По результатам анализа усилительного каскада дать рекомендации по применению выбранного типа транзистора, оценив его коэффициенты усиления, частотные свойства, выходные напряжения и мощность в линейном режиме и КПД.

Литература.

1. Электротехнический справочник. Т.1,2. 7 – е изд. –М.: Энергоиздат, 1985, 1986

2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник под ред. Б.Л. Переломана. –М.: Радио и связь, 1981

3. Основы промышленной электроники под ред. В.Г. Герасимова. –М.: Высшая школа, 1978, 1986

4. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. –М.: Высшая школа, 1982

5. Электротехника и электроника/кн. З .Электрические изменения и основы электроники// Под. ред. В.Г. Герасимова. –М.: Энергоатомиздат, 1998

6. Филинов В.В. Нелинейные электрические и магнитные цепи/ Учебное пособие. –М.: МГАПИ, 2001, (задачи 3.3 и 3.4)

Рис. 1 Усилитель с общим эмиттером.

Методические указания.

7.1. По п. «Задача работы».

Различают по конструктивному выполнению биполярные транзисторы p-n-p и n-p-n типов. Включение их в электрическую цепь представлены на рис. 3 а,б (обратить внимание на полярность источника питания!).

Для определения проводимости Вашего транзистора и правильности включения его в электрическую цепь следует по справочникам [1,2] определить тип транзистора.

7.2. По п. 1.2.

Определяем h парметры транзистора методом треугольников как показано на рис. 4. Точки для треугольника выбирают на линейных участках вольт-амперных характеристик рис. 4. (Например: т.ч. 1,2,3 - для параметров h₁₁ и h₁₂; и т.ч. 4,5,6,7 – для параметров h₂₁ и h₂₂.)

Рис. 2. Выбор рабочей точки.

(+) (-)

(-) (+)

«а» - n-p-n «б» - p-n-p

Рис. 3. Типы транзисторов.

Рис. 4. Вольт-амперные характеристики транзисторов.

h₁₁ = / U_кэ = const, h₁₂ = / I_б = const;

h₂₁ = / U_кэ= const, h₂₂ = / I_б = const.

Пределы именения h параметров для современных биполярных транзисторов малой и средней можности:

h₁₁ =R_б » n (10 ¸ 100) Ом – входное сопротивление транзистора, где n » (1¸10);

h₂₁ = b - коэффициент усиления по току; h₂₁ = (20 ¸1000);

- коэффициент усиления по напряжению (K_U£200); – выходное сопротивление транзистора, где n » (1¸10).

7.3. По п.2.2.

Кривую допустимой мощности вы также можете нанести по справочным данныv транзистора [1,2].

7.4. По п. 2.6.

Переходные характеристики транзистора I_к = f(I_б) (см. рис. 2) строят по пересечению линии нагрузки с выходными характеристиками транзистора. Для Вашего транзистора этих пересечений будет более 3-х.

7.5. По 5.4.

Коэффициент усиления усилительного каскада с ОЭ обычно лежит в пределах до 100, но не может превышать K_U£200.

7.6. По 5.8.

Усилительный каскад с ОЭ работает в линейном режиме и КПД не может превышать h £ 50%.

8.0. Пример выполнения задания по п.6.

1) Назначение элементов схемы:

- транзистор Т – усилительный элемент;

- резисторы R₁, R₂ представляют собой делитель напряжения, устанавливающий потенциал базы (по постоянному току) необходимый для работы каскада в линейном режиме;

- резистор R_Э – цепь термостабилизации каскада, за счет падения напряжения на этом резисторе, превышающем напряжение на базовом переходе транзистора, уменьшает влияние изменения напряжения U_бэ0 при изменении температуры;

- R_К– сопротивление нагрузки по постоянному току, служит для получения нужного потенциала на коллекторе и позволяет получить амплитуду выходного напряжения необходимой величины;

- C_Р1, С_Р2 – разделительные конденсаторы, служат для разделения (защиты) транзисторов по постоянному току;

- С_Э– служит для уменьшения нижней границы частоты усилителя и увеличения коэффициента усиления по переменному току на низких частотах;

Выбираемые номинальные значения всех элементов по справочникам, при этом берем ближайшие номинальные значения для резисторов и конденсаторов;

2) Данный тип транзистора можно применять в каскадах предварительного усиления сигналов низкой и высокой частот, т.к. верхняя граница частоты превышает МГц, а нижняя граничная частота лежит в звуковом диапазоне. Выходная мощность каскада составляет _____ мВт.

ВАРИАНТЫ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРОВ

МП21Д, МП21Г

МП21Д – =40 мкА МП21Г – =100 мкА

=35 В

=50 мА =150 мВт =30 пФ

МП39, МП40, МП41А

МП39 – =400 мкА МП40 – =200 мкА МП41А – =100 мкА

=15 В =20 мА =150 мВт =50 пФ

МП42А, МП42Б

МП42А – =100 мкА МП42Б – =150 мкА

=15 В =150 мА =200 мВт =50 пФ f_гр=1 МГц

ГТ108Б, ГТ108Г

ГТ108Б – =100 мкА ГТ108Г – =50 мкА

=6 В =50 мА =75 мВт =50 пФ

МП114, МП115, МП116

МП114 – =0,3 мА МП115 – =0,3 мА МП116 – =0,1 мА

МП114 – =60 В МП115 – =30 В МП116 – =15 В

=10 мА =150мВт =50 пФ

МП114 – f_гр=0,92 МГц МП116 – f_гр=2,0 МГц

КТ104А, КТ104Б, КТ104В

КТ104А – =1,5 мА КТ104Б – =0,4 мА КТ104В – =0,2 мА

КТ104А – =30 В КТ104Б – =15 В КТ104В – =15 В

=50 мА =150 мВт =50 пФ

КТ201Г, КТ201Б

КТ201Б – =0,1 мА КТ201Г – =0,05 мА

КТ201Б – =20 В КТ201Г – =10 В

=30 мА =150мВт =20 пФ

КТ208А, КТ209Б

КТ208А – =150 мкА КТ209Б – =250 мкА

=15 В =300мА =200 мВт =20 пФ

ГТ310А, ГТ31Б

ГТ310А – =20 мкА ГТ310Б – =10 мкА

(при =10 кОм) =10 В (при =200 кОм) =6 В

=10 мА =20 мВт =20 пФ

П416, П416А, П416Б

П416 – =0,1 мА П416А – =0,05 мА П416Б – =0,03 мА

(при =0) =15 В (при ≤ 1кОм) =12 В

=25 мА =100 мВт =20 пФ

КТ3107А, КТ3107Б, КТ3107К

КТ3107А – =0,2 мА КТ3107Б – =0,1 мА КТ3107К – =0,04 мА

КТ3107А – =45 В КТ3107Б – =45 В КТ3107К – =25 В

=100 мА =300 мВт =12 пФ

КТ313А, КТ313Б

КТ313А – =0,1 мА КТ313Б – =0,05 мА

(при ≤ 1кОм) =50В

=350 мА =300 мВт =12 пФ

КТ345А, КТ345Б

КТ345А – =0,075 мА КТ345Б – =0,05 мА

(при ≤ 10 кОм) =20В

=200 мА =150 мВт =50 пФ

ЛР № 020418 от декабря 2006.

Подписано к печати г. Формат 60х84. 1/16

Объем 1 п.л. Тираж экз. Заказ

• ⇐ Назад
12