КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Вариант задания соответствует сумме двух последних цифр учебного шифра студенческого билета.
Перед выполнением контрольной работы необходимо изучить теоретический материал.
Ответы на теоретические вопросы должны быть ясными, сформулированными самостоятельно. В процессе расчета каждого параметра необходимо сначала привести его расчетную формулу, затем подставить числовые значения и записать ответ, указывая единицы полученной величины. При расчетах сопротивлений резисторов или емкостей конденсаторов необходимо полученные значения округлять до ближайших стандартных значений. Схемы и графики выполняются карандашом с использованием чертежных инструментов в соответствии с принятыми стандартными требованиями.
Задание
Выполнить расчет усилительного каскада с общим эмиттером.
Исходные данные для расчёта:
1. напряжение на выходе каскада ;
2. сопротивление нагрузки ;
3. нижняя граничная частота ;
4. допустимое значение коэффициента частотных искажений каскада в области низких частот .
Объяснить:
1) назначение элементов и принцип работы усилителя на транзисторе, включенного по схеме с ОЭ;
2) причины нестабильности параметров транзисторных усилителей.
Определить:
1) сопротивление коллекторной нагрузки ;
2) сопротивление в цепи эмиттера ;
3) напряжение источника питания ;
4) тип транзистора;
5) режим работы транзистора;
6) сопротивления делителя напряжения и , стабилизирующие режим работы транзистора;
7) коэффициент усиления каскада по напряжению ;
8) коэффициент усиления каскада по току ;
9) коэффициент усиления каскада по мощности ;
10) входное и выходное сопротивления;
11) ёмкости разделительных конденсаторов и ;
12) ёмкость конденсатора в цепи эмиттера .
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Вариант , В , Ом , Гц
14 3,0 400 200 1,25
Последовательность расчета усилителя
1. Выбирается сопротивление из следующих соображений. Коэффициент каскада прямо пропорционален . Основным требованием к усилителю напряжения является обеспечение высоких коэффициентов усиления, с этой точки зрения необходимо выбирать много больше . С другой стороны, от значения зависит требуемое напряжение питания каскада (). Уравнение выходной цепи каскада по постоянному току имеет вид:
. (1)
Из выражения (1) видно, что увеличение ведет к увеличению требуемого , поэтому выбирается из условия:
= (3…5) .
2. Определяется амплитуда переменной составляющей тока коллектора:
.
3. Задаются координаты точки покоя выходной цепи транзистора. Они должны удовлетворять условиям:
;
.
Для определения принимают = I…2 В; определяют из условия: = (1,1…1,2). Для транзисторов малой мощности, рекомендуется задавать не менее 1мА, чтобы точка покоя базовой цепи не располагалась на нелинейном участке входной ВАХ. Если расчетное значение не удовлетворяет последнему условию, принимают = 1 мА.
4. Определяется каскада. Падение напряжения на сопротивлении для обеспечения высокой температурной стабильности режима покоя выбирается из условия = (0,1….0,3) . Подставляя в формулу (1), получим выражение для расчета :
,
округлить до большего целого числа.
5. Выбирается по справочнику транзистор из условий:
;
;
.
6. Определяется ток .В справочной литературе приводится, как правило, диапазон изменения параметра транзистора. При расчете берется среднее значение . Для по входной ВАХ, соответствующей , определяется напряжение . Точка покоя входной цепи транзистора должнарасполагаться на линейном участке ВАХ, в противном случае нужно увеличить и повторить расчет. При этом параметры выбранного транзистора могут перестать отвечать условиям (п. 5), в этом случае необходимо выбрать транзистор другого типа.
7. Задается ток делителя = (2…5), рассчитываются сопротивления , и по формулам:
= ;
= ;
.
Напряжения в формулы берутся по абсолютной величине.
8. Производится расчет каскада по переменному току.
В схеме замещения каскада по переменному току в области средних частот не учтено наличие в транзисторе внутренней обратной связи (описываемой параметром транзистора), т.к. напряжение ОС, действующее на входе каскада много меньше . Сопротивления входного делителя и представлены в схеме замещения сопротивлением = =||.
По схеме замещения определяются параметры каскада по переменному току:
= = || ;
= || .
(сопротивление относительно выходных зажимов при отключенном );
= ;
= = .
Для правильно рассчитанного каскада значение должно составлять (0,7...0,85) . Коэффициент усиления должен быть много больше единицы. Ззначение каскадов с ОЭ определяется значением параметра транзистора и соотношением между и значением параметра транзистора, и может составлять (102…103) и выше при использовании транзисторов с большим коэффициентом передачи тока базы.
9. Определяется необходимое для управления каскадом амплитудное значение входного напряжения:
.
Весь размах должен укладываться на линейном участке входной ВАХ, иначе сигнал будет усилен с большими нелинейными искажениями. Искажения могут возникнуть, если при изменении от до = – рабочая точка входной цепи транзистора выходит за границу линейного участка входной ВАХ. На входной ВАХ находят точку, соответствующую . Если точка располагается на нелинейном участке входной ВАХ, необходимо увеличить и повторить расчет, начиная с пункта 4.
Последовательность Расчета усилителя в области низких частот
Целью расчета является определение значение элементов схемы, наличие которых приводит к появлению частотных искажений усиливаемого сигнала в низкочастотной области (НЧ-область).
Такими элементами являются:
а) входной разделительный конденсатор ;.
б) выходной разделительный конденсатор ;
в) конденсатор в цепи эмиттера.
Коэффициент частотных искажений, вносимых усилителем на нижней рабочей частоте ()определяется по формуле:
,
где – коэффициент частотных искажений, вносимых i-м элементом схемы; n – число элементов схемы, вносящих частотные искажения в НЧ-области .
1. Коэффициент частотных искажений () распределяется равномерно между всеми искомыми элементами схемы, определяется коэффициент частотных искажений (), выделяемый на каждый элемент, по формуле:
= .
2. Определяются значения элементов схемы:
Емкость входного разделительного конденсатора:
,
где – входное сопротивление каскада на средних частотах; – внутреннее сопротивление источника входного сигнала. Принять = .
Емкость выходного разделительного конденсатора:
,
где – выходное сопротивление каскада на средних частотах.
Емкость конденсатора () в цепи эмиттера транзистора:
,
где .
Если в результате расчетов значения некоторых элементов получатся большими (это, в первую очередь, относится к значениям емкостей конденсаторов ) производят перераспределение . При этом увеличивают допустимый для элементов с большим расчетным значением за счет уменьшения других элементов. После перераспределения производится повторный расчет.
Приложенные файлы
