Расчет каскада предварительного усилителя

Определяем напряжение питания  .

По второму закону Кирхгофа для основной цепи транзисторного усилителя (рисунок 1) для режима покоя составим уравнение:

,

где - падение напряжения на сопротивлении в режиме покоя,

      - падение напряжения на сопротивлении в режиме покоя,

      - падение напряжения на электродах транзистора коллектор – эмиттер в режиме покоя.

Падение напряжения на сопротивлениях и определяются из уравнений:

,

.

Ток эмиттера в режиме покоя равен:

              .                           

Поскольку ток базы в десятки раз меньше , то для упрощения расчетов примем .

Тогда уравнение для определения напряжения источника питания примет вид:

=11,4+0,0152*(750+112,5)=24,5 В.

2.3 Определение режима работы транзистора

Режим работы транзистора по постоянному току определяется по нагрузочной прямой , построенной на семействе выходных статических (коллекторных) характеристик для схемы с ОЭ. Построение нагрузочной прямой показано на рисунке 4. Нагрузочная прямая строится по двум точкам: точка покоя (рабочая) и , определяемая значением напряжения источника питания . Координатами являются ток покоя и напряжения покоя (т. е. ток и напряжение, соответствующие нулевому входному сигналу).

Затем определяем положение рабочей точки по значению тока базы , полученной для рабочей точки на выходной характеристике (рисунок 5).

Строим линию нагрузки по переменному току , которая проходит через точку и точки 1, 2, полученные на пересечении прямых и (точка 2) и прямых и (точка 1).

На входной статической характеристике для схем ОЭ (рисунок 5) откладываем точки и по значениям и , найденных на выходной характеристике. Определяем значение и наибольшие амплитудные значения входного напряжения , необходимые для обеспечения заданного значения .

После построения линий нагрузок необходимо проверить, чтобы выполнялись следующие условия:

– рабочая точка при изменении выходного напряжения не заходила в области недопустимых значений определяемых предельно – допустимой мощностью. Линия строится по зависимости , где определяется из справочной литературы;

– точки и на входной характеристике должны находиться на линейном участке.

Если не выполняются эти условия, то необходимо изменить положение точки покоя или сменить транзистор.

Рисунок 4 – Выходные характеристики выбранного транзистора

Рисунок 5 – Входные характеристики выбранного транзистора

2.4 Определение параметров элементов каскада

а). Определяем входное сопротивление транзисторного каскада переменному току (без учета делителя напряжения и ): =0,86/0,00068= 1264,5≈1300 Ом.

б). Рассчитываем сопротивления делителя и . Для уменьшения шунтирующего действия делителя на входную цепь каскада по переменному току принимают , где .

R1-2=10*Rвх~=10*1300=13000 Ом.

=51,6*13000/390*0,018=95555,55≈100000 Ом,

=100000*13000/(100000-13000)=13402≈13000 Ом.

в). Коэффициент нестабильности работы каскада

=(390*(100000+13000)+100000*13000)/

/(390*(100000+13000)+100000*13000/(1+100))=23,6

где наибольший возможный коэффициент усиления по току выбранного типа транзистора.

Для нормальной работы каскада коэффициент нестабильности не должен превышать нескольких единиц.

г). Определяем емкость разделительного конденсатора :

; ,

выходное сопротивление транзистора, определяемое по выходным статическим характеристикам для схемы ОЭ. В большинстве случаев », поэтому можно принять .

=500+2000=2500≈2500 Ом.

Cp=1/(2*3,14*70*103*2500*(1,382-1)1/2)=1000 пФ.

д). Находим емкость конденсатора

=10/2*3,14*70*103*390=5*10-8 Ф.

е). Рассчитываем коэффициент усиления каскада по напряжению =6,6/0,86=7,67.

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы были выполнены цели, поставленные во введении и получены навыки расчета каскада усилителя.

Установлено, что для заданных условий по параметрам подходит транзистор КТ312А. Рассчитан режим покоя транзистора, определены его параметры. При работе каскада рабочая точка не заходит в область недопустимых значений тока и напряжения коллектора. По входным характеристикам определены параметры входного сигнала. Также рассчитаны номиналы элементов усилительного каскада.

Рассчитанный усилительный каскад является экономичным, так как его схема не содержит лишних элементов. Все сопротивления, транзисторы выбраны малой мощности, что говорит об малом энергопотреблении и выбранная элементная база достаточно широко распространена, а значит стоит недорого.

Список использованных источников

1. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник/Под ред. Н. Н. Горюнова,-М.: Энергоатомиздат, 1983.

2. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов /  Под. ред. В.А. Лабунцова. – М.: Энергоатомиздат, 1988.-320 с.

3. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник/Под ред. Б, Л. Перельмана, – М.: Радио и связь, 1981.

Приложение А

(справочное)

KT312A, KТ312Б, КТ312В

Общие сведения. Кремниевые эпитаксиально-планарные транзисторы предназначены для усиления и генерирования колебаний высокой частоты, для работы в быстродействующих импульсных схемах.

Корпус металлический, герметичный, со стеклянными изоляторами и гибкими выводами (рис. П1.21,а). Масса транзистора не более 1 г.

Условия эксплуатации — в соответствии с табл. П2.3.

Электрические параметры. Классификационные параметры:

, , , ││.

Максимально допустимые параметры. Гарантируются при температуре окружающей среды .

постоянный ток коллектора, мА:……………......……………………….30

импульсный ток коллектора, мА:……..……………………………......60

постоянное напряжение коллектор – база, В:

КТ312А, КТ312В………………………….....………………………….............………..….20

КТ312Б…………………………………….....……………………………………35

постоянное напряжение коллектор – эмиттер (при Ом), В:

КТ312А, КТ312В………………………….....……………………………………...20

КТ312Б…………………………………….....……………………………..…..…35

постоянное напряжение эмиттер – база, В:…………………………..…4

постоянная рассеиваемая мощность коллектора (при Ом), мВт………………………………………………………………………………..225

импульсная рассеиваемая мощность транзистора (при ), мВт………………………………………………………………………………...450

тепловое сопротивление переход – окружающая среда, ............0,4

Допустимая температура окружающей среды,

При , .

4