![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Расчет каскада усилителя напряжения низкой частоты с реастатно – емкостной связьюПоследовательность расчета приводится для транзистора, включенного по схеме с ОЭ. На рис.14 дана схема каскада усилителя. Исходные данные: 1) напряжение на выходе каскада Uвых. max (напряжение на нагрузке); 2) сопротивление нагрузки RH; 3) нижняя граничная частота fH; 4) допустимое значение коэффициента частотных искажений каскада в области нижних частот МH; 5) напряжение источника питания Епит. Примечание.Считать, что каскад работает в стационарных условиях (Тmin=+150C; Tmax=250C), при расчете влиянием температуры на режим транзистора пренебрегаем. Определить: 1) тип транзистора; 2) режим работы транзистора; 3) сопротивление коллекторной нагрузки RK; 4) сопротивление в цепи эмиттера RЭ; 5) сопротивления делителя напряжения R1 и R2, стабилизирующие режим работы транзистора; 6) емкость разделительного конденсатора СP; 7) емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ; 8) коэффициент усиления каскада по напряжению. Порядок расчета: 1. Выбираем тип транзистора, руководствуясь следующими соображениями: UКЭ доп Примечание. а) Заданному диапазону температур удовлетворяет любой транзистор. б) Для выбранного типа транзистора выписать из справочника значения коэффициентов усиления по току для ОЭ 2. Режим работы транзистора определяем по нагрузочной прямой, построенной на семействе выходных статических (коллекторных) характеристик для ОЭ. Построение нагрузочной прямой показано на рис.16. Нагрузочная прямая строится по двум точкам: 0- точка покоя (рабочая) и I, определяемая значением напряжения источника питания Епит. Координатами 0 являются ток покоя IК0 и напряжение покоя UКЭО (т.е. ток и напряжение, соответствующие UНК=0). Можно принять IКО=(1,05 3. Определяем значения сопротивлений RК и RЭ. По выходным характеристикам (рис.16) определяем RОБ=RК+RЭ. Общее сопротивление в цепи эмиттер - коллектор Rоб=Епит/I где I – ток, определяемый точкой 4, т.е. точкой пересечения нагрузочной прямой с осью токов.
рис. 17
Принимая RЭ=(0,15 4. Определяем наибольшие амплитудные значения входного сигнала тока IВХM и напряжения UВХM, необходимые для обеспечения заданного значения UВЫХM. Задавшись наименьшим значением коэффициента усиления транзистора по току IВХM=Iбm=Ikm/ Причем ток IВКМ не должен превыщать значение (Iбmax - Iбmin)/2, где для маломощных транзисторов Iбmax По входной статической характеристике для схем ОЭ (рис.17) и найденным значениям Iбmin и Iбmax находят значение 2Uвхm. 5. Определяем входное сопротивление Rвх каскада переменному току (без учета напряжения R1 и R2): Rвх 6. Рассчитываем сопротивление делителя R1 и R2. Для уменьшения шунтирующего действия делителя на входную цепь каскада по переменному току принимают R1-2 R1=Eпит R1-2/R3I3=EпитR1-2/R3IKOэ R2=R1 R1-2/(R1-R1-2). 7. Коэффициент нестабильности работы каскада где Для нормальной работы каскада коэффициент нестабильности не должен превышать нескольких единиц. 8. Определяем емкость разделительного конденсатора СP:
Рис.18
Rвых=Rвых т Rr/(Rвых т-Rк)+RH. где Rвых т - выходное сопротивление транзистора, определяемое по выходным статическим характеристикам для схемы ОЭ. В большинстве случаев Rвых т»Rк, поэтому можно принять Rвых т 9. Находим емкость конденсатора СЭ 10. Рассчитываем коэффициент усиления каскада по напряжению: КU=Uвыхm/Uвxm. Примечание.Приведенный порядок расчета не учитывает требований на стабильность работы каскада. При анализе транзисторных усилителей широкое распространение получили h – параметры. Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме с ОЭ, характеризуется четырьмя величинами: Iб, Uбэ, Iкэ, Uкэ. Из практических соображений удобно выбирать в качестве независимых значений Uкэ и Iб, тогда Uбэ = f1(Iб Uкэ) и Iк =f2(Iб Uкэ). В усилительной схемах входным и выходным сигналами являются приращения входных и выходных напряжений и токов.
Рис.19 В пределах линейной части характеристик для приращений
где h – параметры – соответствующие частные производные, которые легко можно найти по семейству входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ: Значение h11 представляет собой входное сопротивление транзистора. Безразмерный параметр h12 является коэффициентом обратной связи по напряжению. Как показывает анализ схем на транзисторах, значение h12=0,002 В соответствии с уравнениями (5) на рис. 18 изображена схема замещения транзистора для переменных составляющих токов и напряжений при h12=0. Для расчета параметров усилителя необходимо определить h – параметры вблизи рабочей точки по семействам соответствующих характеристик. При этом коэффициент усиления усилителя по напряжению в режиме холостого хода
а при нагрузке (RH) Входное сопротивление усилителя Задача 10.Рассчитать каскад транзисторного усилителя напряжения для схемы с общим эмиттером (см. рис. 13): Uвыхm=4В, RH=500 Ом, fH=100 Гц, MH=1,2, Eпит=12В. Решение:
Выбираем транзистор МП42А, для которого
2. Для построения нагрузочной прямой находим (рабочую) точку покоя (0); для этого определяем
Вторая точка нагрузочной прямой 3. По статическим выходным характеристикам и нагрузочной прямой находим Следовательно, 4. Наименьший коэффициент усиления по току (для схем ОЭ) для транзистора МП42А Из-за малого значения
Амплитуда входного тока
По входной статической характеристике (для схемы ОЭ):
5. Находим входное сопротивление транзистора переменному току: 6. Для определения R1 и R2 находим
7. Определяем, будет ли схема достаточно стабильна: Следовательно, работа рассчитанного каскада достаточно стабильна. 8. Определяем емкость: Принимаем СР=3,0 мкФ. 9. Находим емкость Для полного устранения отрицательной обратной связи необходимо включить 10. Коэффициент усиления каскада по напряжению Задача 11. По входной характеристике транзистора (рис.19) определить сопротивление резисторов в цепи базы (рис.20) при условии, что ток смещения базы равен Iбо, при напряжении питания EК=5В. Использовать данные таблицы 11.
Рис.20
Рис.21
Таблица 11
Вопросы для самопроверки:
1. Как образуется в полупроводнике электронно-дырочный переход? 2. Чем отличаются транзисторы типа p-n-p от транзистора типа n-p-n? 3. Что из себя представляет выпрямитель? Какие типы выпрямителей существуют? 4. Каковы преимущества трёхфазных выпрямителей перед однофазными? 5. Каковы два основных типа стабилизаторов напряжения? 6. Как работает усилитель напряжения? 7. Что собой представляет коэффициент усиления (по напряжению, току, мощности)?
|