Расчет усилительного резистивного каскада на биполярных транзисторах

IК max Э 3 * IК m = 3*0,056=0,167 (А);

PК max Э 6,25 * UВЫХ m * IК m = 6,25*11,314*0,056=3,927 (Вт) , где

U К max Э =28,284 (В), IК max Э=0,167 (А), PК max Э=3,927 (Вт) –

максимальные значения напряжения, тока и мощности, которые должен обеспечивать транзис

тор VT.

6. Выбор транзистора VT должен производиться с учетом коэффициента нагрузки (70%) по названным выше параметрам, поэтому транзистор VT выбирается по следующим критериям:

=;

=;

=.

UК Э max = 40,406 (В)

IК max = 0,238 (А)

PК max = 7,855 (Вт)

На основании полученных данных выбираем транзистор для максимальной температуры из указанного диапазона. Транзистор КТ820А наиболее подходит, по характеристикам полученных данных.

UК Э max= 50 (В),

IК max= 0,5 (А),

PК max= 10 (Вт),

h 21Э ( β ) = 40.

Проведем проверку выполнения условия:

Mв=100,05*4 =1,585

==6669 (Гц),

где - верхняя предельная частота транзистора (минимальное ее значение).

7. На выходных характеристиках IК = f (UК Э ) транзистора строится линия нагрузки по двум точкам:

IК = 0; UКЭ = EК = UК max Э = 28,284(В) (режим холостого хода);

UК = 0; IК = IК max Э = 0,167(А) (режим короткого замыкания);

8. Выбор точки П покоя (при работе усилителя в режиме класса А) производиться в середине отрезка АВ. Перпендикуляры, опущенные на оси UК Э и IК из точки П, дадут значения IК П = 0,084 (А) и UК Э П = 14,142 (В) , одновременно определяется и значение IБ П=0,002 (А).

9. На входных

ВАХ - IБ = f (UБ Э ) при IБ = IБП =0,002(А) и UК Э 0, определяется UБ Э П = 0,64 (В)

10. Сопротивления резисторов в цепях коллектора RК и эмиттера RЭ вычисляются исходя из того, что:

=,

при этом следует учесть рекомендацию:

RK=(5ч7)*RЭ; RЭ=22 (Ом), RK=150 (Ом)

11. Из анализа схемы усилителя, можно получить соотношения для расчета сопротивлений резисторов R1, R2 и RФ;

где:

UБП=UБЭП+UЭП=UБЭП+IЭП·RЭ=0,64+0,084*22=2,477 (В);

IЭП=IКП=0,084 (А);

UФ=(0,1ч0,2)EК=0,15*28,284=4,243 (В);

IД - ток делителя:

IД =(5ч10)IБП =10*0,002=0,02 (А)

rВХ - входное сопротивление транзистора по переменному току;

rВХ=;

∆UБЭ=0,06(В) и ∆IБ=0,0005(А) - определяются по входной характеристике.

При определении rВХ по входным характеристикам транзистора приращения ∆U и ∆I находят на участке ВАХ IБ= f (UБЭ) при UКЭ≠0, прилегающим к точке покоя П (в окрестности точки покоя П).

Для проверки правильности расчетов вычисляют значение эквивалентного сопротивления RЭКВ в цепи базы транзистора:

==310 (Ом)

Необходимо, чтобы выполнялось условие:

RЭКВ=(2ч5)·rВХ.;

RЭКВ=2,58* rВХ =2,58*120= 310 (Ом)

12. Емкость конденсатора СЭ рассчитывается исходя из того, что для нижней частоты f Н полосы пропускания XСЭ≈0,1RЭ, откуда:

==2000 мкФ

13. Входное сопротивление усилительного каскада определяется:

=

14. Ёмкости конденсаторов С1 и С2 определяются:

=

=

15. Ёмкость конденсатора СФ выбирают такой, чтобы на частоте f =50Гц промышленной сети выполнялось условие:

XСФ<<RФ.

Можно принять, что XСФ=0,1RФ, тогда

откуда =

где f=50Гц, но это без учета коэффициента сглаживания q.

16. Расчет СФ с учетом коэффициента сглаживания q:

а). Определяем нагрузку фильтра:

=

б). Определяем коэффициент KФ:

=

в). Значение емкости СФ с учетом коэффициента сглаживания q будет:

= , где f =50Гц.

17. Коэффициент усиления по напряжению будет:

=,

где RН~==

βtoC =40 - выбирается при минимальной температуре из указанного диапазона.

18. Коэффициент усиления по току будет:

=

19. Коэффициент усиления по мощности:

КР=КI·KU=15*33,33=500

20. Выходное сопротивление:

RВЫХ ≈RК=150 (Ом).

2. Определение коэффициента нелинейных искажений усилителя (КНИ)

1. КНИ оценивается по коэффициенту гармоник (КГ), расчет которого производится после разработки и определения параметров элементов схемы усилительного каскада.

Если известно внутреннее сопротивление генератора (источника) усиливаемых сигналов (что является в нашем случае заданным, сопротивление RГ), можно рассчитывать КГ методом пяти ординат по сквозной динамической характеристике, построенной для известного значения RГ.

 Скачать реферат