Задание. Выполнить расчет усилительного каскада с общим эмиттером. 6) сопротивления делителя напряжения и , стабилизирующие режим работы


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

  • docx 25742278
    Размер файла: 84 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий