Розрахунок параметрів і режимів роботи транзисторних каскадів підсилювача низької частоти

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

  1. ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ

У задачі № 1:

  • тип структури транзистора n - p - n;

  • напруга джерела живлення Е п = 6 В;

  • амплітуда струму навантаження I нм = 7,5 мА;

  • опір навантаження R н = 400 Ом;

  • максимальна напруга навантаження U м.м. = 3 В;

  • нижня частота вхідного сигналу F н = 140 Гц;

  • коефіцієнт частоти спотворень М н = 1,2;

  • діапазон робочих температур + (25 ¸ 27) ° С;

У задачі № 2:

параметри елементів схеми і транзистора R 1 = 500 кОм, R 2 = 57 кОм, R з = 3,7 кОм, R і = 1,2 кОм, R н = 10 кОм, R г = 10 кОм, g 11 = 0, 2 ∙ 10 -6 (1/Ом), g 12 = 0,1 ∙ 10 -6 (1/Ом), g 21 = 4,7 ∙ 10 -3 (1/Ом), g 22 = 35 ∙ 10 - 6 (1/Ом).

  • Зміст пояснювальної записки - відповідно з методичними вказівками до РГР.

ЗМІСТ

Розрахунково-графічні ЧАСТИНА

1. Розрахунок параметрів підсилювача низької частоти на біполярному транзисторі

1.1 Схема транзисторного підсилювача низької частоти

1.2 Вибір біполярного транзистора

1.3 Вибір положення робочої точки

1.4 Розрахунок параметрів елементів схеми

1.5 Розрахунок параметрів підсилювального каскаду на біполярному транзисторі

2. АНАЛІТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ Підсилювальний каскад на польових транзисторах

Список літератури

Розрахунково-графічні ЧАСТИНА

1. РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ Підсилювачі низької частоти на біполярних транзисторах

1.1 Схема транзисторного підсилювача низької частоти

Спрощена схема каскаду, виконаного на біполярному транзисторі типу р-n-р, включеного за схемою ОЕ, наведена на малюнку 1. На схемі позначено: R 1, R 2 - резистори вхідного дільника, що забезпечує потрібне зміщення на базі транзистора, R к, R е - відповідно колекторний і емітерний обмежують резистори, R н - опір навантаження. У найпростішому випадку резистори R 2 і R е. можуть бути відсутніми (R 2 = ∞, R е = 0), R г - внутрішній опір джерела сигналу (генератора). З вх, С р - розділові конденсатори. Резистор R е і конденсатор З е. утворюють ланцюг негативного зворотного зв'язку по струму емітера. Вважаємо, що на вхід (на базу транзистора) щодо спільної точки подається синусоїдальний вхідний сигнал з такою амплітудою, щоб каскад працював у квазілінейним режимі і на навантаженні виділявся посилений синусоїдальний сигнал. Це забезпечується відповідним вибором положення робочої точки на характеристиках транзистора.


Малюнок 1 - Схема каскаду підсилювача низької частоти на біполярному транзисторі

1.2 Вибір біполярного транзистора

У вихідних даних вказано струм і потужність навантаження, за якими слід визначити конкретний тип і марку транзистора з таких міркувань:

а) Допустима напруга між колектором і емітером вибирається на (10-30)% більше напруги джерела живлення

де U ке доп - допустима напруга за умовами пробою р-n-переходу.

б) Максимальний (допустимий) струм колектора повинен бути в (1,5 ¸ 2) рази більше струму навантаження

I к.доп. ³ 2 I нм

де мА - амплітуда струму навантаження;

I к.доп. - Допустимий (за умов нагрівання) значення струму колектора.

У загальному випадку потрібно враховувати значення температури навколишнього середовища, в залежності від якої значення допустимого струму змінюється. У даному розрахунку передбачається «нормальна» температура навколишнього середовища + (25 ¸ 27) ° С.

Перерахованим вище вимогам задовольняє транзистор МП25А. Він має наступні параметри:

U Кем = 40В, IКМ = 80мА, Pкм = 0,2 Вт, (У розрахунках ), , , .

Його вхідні і вихідні характеристики зображені на малюнку 3.

1.3 Вибір положення робочої точки

Розрахунок параметрів графоаналітичним способом заснований на використанні нелінійних статичних характеристик. У першу чергу на сімействі вихідних характеристик зобразимо криву обмеження режиму роботи транзистора по потужності Р кт. Вона будується відповідно до рівняння Р до m = U ке I к. Переймаючись значеннями U ке, знаходимо I до по заданому (паспортному) значенню Р к.

Таблиця 1

Uке, У

4

8

10

16

20

Ік, мА

50

25

20

12,5

10


Далі на сімействі вихідних характеристик (рисунок 3) проводимо навантажувальну лінію, використовуючи рівняння для колекторному ланцюзі

Вважаючи U ке = 0 У, отримаємо

де R заг = R к + R е. - Сумарний опір у вихідному ланцюзі транзистора.

Вважаючи I до = 0, маємо U ке = E п = 6 В.

Так як R заг поки невідомо, використовуємо дві точки (рисунок 3): точку А з координатою (Е п, 0) і обрану по деяких міркуваннях точку Р.

Положення точки Р потрібно вибрати з таких міркувань:

а) точці Р відповідає значення струму I кр 1,2 I їм 13,4 мА і значення напруги U Кер (U вих. + U ост) = 3 +1 = 4 В,

де I кр - постійна складова струму колектора;

I їм - амплітуда змінної складової струму колектора (струму навантаження);

U Кер - постійна складова напруги колектор-емітер.

U ост малопотужних транзисторів приймається орієнтовно рівним 1В.

б) точка Р должка розташовуватися в області значень струмів і напруг, що не потрапляють у верхню область, обмежену кривою Р км (рисунок 3).

Визначивши координати точки Р проводимо на родинах вихідних характеристик навантажувальну пряму APD (рисунок 3) і визначаємо значення струму бази I бр, відповідне обраному значенням струму колектора I кр: I бр = 0,6 мА. За значенням струму бази I бр визначаємо положення точки P 1 на вхідний характеристиці (малюнок 4).

Визначаємо значення струмів I км і I к. min :

I км = I кр + I їм = 15 +7,5 = 22,5 мА,

I к. min = I кр - I їм = 15-7,5 = 7,5 мА,

де I нм - амплітуда змінної (синусоїдальної) складової струму навантаження.

Відкладаючи по осі струмів значення I км, I к. min знаходимо на навантажувальної лінії точки В і С, яким відповідають значення струмів бази I бм = 0,9 мА, I б. Min = 0,3 мА і значення напруг U Кем = 5 , 2 В, U ке. min = 3,4 В. Амплітуду синусоїдальної складової напруги колектор-емітер знаходимо з співвідношення:

1.4 Розрахунок параметрів елементів схеми

1. Визначаємо значення опорів R к і R е.

кОм,

де I КЗ - струм, який визначається по точці перетину прямої АР з віссю струмів (точка D на малюнку 3).

Приймаючи R е = (0, l ¸ 0,15) R к, знаходимо

Ом,

R е = R заг - R к = 15,7 Ом.

2. Знаходимо опору резисторів R l, R 2. З метою зменшення впливу дільника напруги R l R 2 на вхідний сигнал звичайно вибирають

де R вх - вхідний опір по змінному струмі

Ом.

Значення U вхм і I вхм визначаються за вхідний характеристиці (малюнок 4):

Значення опору резистора R 1 можна визначити з співвідношення

кОм,

отриманого з рівняння напруг для контуру ланцюга: загальна точка - R е-емітерний перехід - R 2 - загальна точка у припущенні, що U ЕБ <<E п, а . З останнього співвідношення можна знаходимо значення опору резистора R 2 = 127 Ом.

3. Визначаємо ємність конденсаторів С р і С е:

мкФ,

мкФ,

де: f H - нижня частота смуги пропускання, Гц;

М н - коефіцієнт частотних спотворень а області низьких частот (приймаємо М н = 1,2 для спрощення).

1.5 Розрахунок параметрів підсилювального каскаду на біполярному транзисторі

Використовуючи графіки вхідний і вихідних характеристик, можна знайти параметри підсилювального каскаду:

а) Коефіцієнт підсилення по напрузі

разів; K U, дб = 20 lgK U = 48,7 дБ.

б) Коефіцієнт підсилення по струму

разів; K i, дб = 20 lgK i = 18,41 дБ.

в) Коефіцієнт корисної дії (ККД):

де: Р н - потужність навантаження максимальна (вихідна);

Р р - потужність джерела, витрачена на забезпечення режиму роботи Потужність змінного струму навантаження

P н = 0,5 U нм × I нм = 0,5 ∙ 3 ∙ 0,0015 = 172,5 мВт.

Потужність, що витрачається джерелом живлення на забезпечення режиму роботи визначається за координатами точки Р (див. малюнок 3)

P р = U Кер × I кр = 4,2 ∙ 0,015 = 1963 мВт.

г) Потужність генератора вхідного синусоїдального сигналу

P вх = 0,5 I бм × U БЕМ = 0,5 ∙ 0,0009 ∙ 0,18 = 81 мкВт.

д) Коефіцієнт підсилення по потужності

K р, дб = 10 lgK р = 33,282 дБ.

2. АНАЛІТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ Підсилювальний каскад на польових транзисторах

Схема підсилювального каскаду на польовому транзисторі з керуючими p - n-переходом і каналом р-типу показана на рисунку 5. Транзистор включений за схемою з загальним витоком.


Рисунок 5 - Схема підсилювального каскаду на польовому транзисторі.

У розрахунку використовуємо спрощену схему заміщення транзистора, показану на малюнку 5, де позначено:

g 11 - вхідна провідність, См;

g 12 U 2 - вхідний струм, обумовлений впливом вихідного ланцюга на вхідну;

g 12 - провідність передачі напруги;

g 21 × U 1-вихідний струм, обумовлений провідністю передачі струму g 21;

g 22 - вихідна провідність транзистора, Див

Схема заміщення підсилювального каскаду показана на малюнку 6. З метою спрощення в схемі відсутнє провідність g 11 і джерело g 12 U 2 зважаючи на їх незначною величини. Опору резисторів R з1 і R и1 визначається з співвідношень:

кОм,

кОм.

де: R з1 - еквівалентний опір кола затвора;

R Н1 - еквівалентний опір вихідного ланцюга.

Коефіцієнт підсилення по напрузі визначається за виразом

Коефіцієнт посилення по струму

Коефіцієнт посилення по потужності

К р = К U × До i = = 687.791 разів.

Вхідний опір каскаду

R вх = R з1 = кОм.

Вихідний опір каскаду

Ом,

де: U xx - напруга на виході при розриві ланцюга навантаження (холостий хід);

I кз - струм на виході при короткому замиканні висновків навантаження.

Малюнок 6 - Спрощена схема заміщення підсилювального каскаду на польовому транзисторі

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Напівпровідникові прилади: транзистори. Довідник / Під загальною редакцією Горюнова М.М. - М.: Вища школа, 1985. - 904 с.

  2. Жеребцов І.П. Основи електроніки. - Л.: Вища школа, 1989 .- 352 с.

  3. Опадчій Ю.Ф., Грудкін, О.П., Гуров А.І. Аналогова та цифрова електроніка. - М.: Гаряча лінія - Телеком, 2002, - 768 с.

15


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
43.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок підсилювача напруги низької частоти
Розрахунок многочастотного підсилювача низької частоти
Розр т техніко економічних показників роботи цеху з виробництва підсилювача низької частоти з програмою
Проектування підсилювача низької частоти
Технологія складання і монтажу виробничого процесу підсилювача низької частоти
Методи аналізу транзисторних підсилювальних каскадів
Розрахунок параметрів структури інтегрального npn транзистора і визначення технологічних режимів
Підсилювач низької частоти
Фільтр низької частоти
© Усі права захищені
написати до нас