Порядок розрахунку

Розрахунок каскаду транзисторного підсилювача напруги низької частоти з реостатно-ємнісним зв’язком.

Послідовність розрахунку наводиться для транзистора, включеного за схемою із спільним емітером (СЕ).

Вихідні дані:

1) максимальна напруга на виході каскаду U _вих.max (максимальна напруга на навантаженні);

2) опір навантаження R _н;

3) нижня гранична частота f _н;

4) допустимі значення коефіцієнта частотних викривлень каскаду в області нижніх частот М _н;

5) напруга джерела живлення U _жив.

Зауваження. Вважати, що каскад працює в стаціонарних умовах (T _min = +15°С; Т _max = +25°С). При розрахунку впливом температури на режим транзистора нехтуємо.

Визначити:

1) тип транзистора;

2) режим роботи транзистора;

3) опір колекторного навантаження R _к;

4) опір в колі емітера R _e;

5) опори дільника напруги R ₁ i R ₂, який стабілізує режим роботи транзистора;

6) ємність роздільного конденсатора С _р;

7) ємність конденсатора в колі емітера С _е;

8) коефіцієнт підсилення каскаду по напрузі K _U.

1. Обирається тип транзистора, керуючись такими міркуваннями:

а) U _{ке. доп} ≥ (1,1÷1,3) U _жив, де U _{ке. доп} – найбільша допустима напруга між колектором і емітером, наводиться в довідниках;

б) І _{к доп} > 2 І _н.m = 2 U _вих.m / R _н, де I _н.m – найбільша можлива амплітуда струму навантаження; І _{к доп}– найбільший допустимий струм колектора, наводиться в довідниках.

Зауваження:

1) Заданому діапазону температур задовольняє будь-який транзистор.

2) Для обраного типу транзистора виписати з довідника значення коефіцієнтів підсилення за струмом для СЕ β _min і β _max. В деяких довідниках наводиться коефіцієнт підсилення за струмом α для схеми СБ і початковий струм колектора І _к.п. Тоді β = α / (1– α) (при виборі режиму роботи транзистора необхідно виконувати умову І _к.min ≥ І _к.п).

3) Для каскадів підсилювачів напруги звичайно застосовують малопотужні транзистори типу ГТ-108, ГТ-109, МП-20, МП-21, МП-25, МП-40, МП-41, МП-42, МП-111, МП-113 та ін.

2. Режим роботи транзистора визначається по навантажувальній прямій, побудованій на сімействі вихідних статичних (колекторних) характеристик для СЕ. Побудова навантажувальній прямої показана на вихідних характеристиках транзистора.

Навантажувальна пряма 1­­­–4 будується по двом точкам: т. 0 – точка спокою (робоча) і т. 1, яка визначається величиною напруги джерела живлення U _жив. Координатами т. 0 є струм спокою І _к0 і напруга U _ке0(тобто струм і напруга, що відповідають U _вх= 0).

Можна прийняти І _к0 = (1,05÷1,2)· І _вих ≈ (1,05÷1,2) І _н.m.

Напруга спокою U _ке0 = U _вих.m + U _ост= U _к.m + U _ост,

де U _ост – найменша допустима напруга U _ке.При U _ке < U _ост виникають значні нелінійні викривлення, оскільки в робочу зону попадають ділянки характеристики, які мають велику кривизну. Для малопотужних транзисторів можна прийняти U _ост = 0,5÷1,0 В.

3. Визначається величина опорів R _кi R _e.

По вихідним характеристикам визначаємо R _заг = R _к + R _e – загальний опір в колі емітер–колектор R _заг = U _жив / I, де I – струм, що визначається т. 4, тобто точкою перетину навантажувальної прямої із віссю струмів.

Приймаючи R _е= (0,15÷0,25) R _к, отримаємо

R _к = R _заг /(1,15÷1,25); R _e = R _заг – R _к.

4. Визначаються найбільші амплітудні значення вхідного сигналу струму І _вх.max і напруги U _вх.max, необхідні для забезпечення заданого значення U _вих.max. Задавшись найменшим значенням коефіцієнта підсилення транзистора за струмом β _min, отримаємо І _вх.max = I _б.max = I _к.max / β _min, причому І _вх.maxне повинно перевищувати величини , де для малопотужних транзисторів І' _б.max ≈ 1÷2 мА, І' _б.min ≈ 0,05 мА.

По вхідній статичній характеристиці для схеми СЕ і знайденим значениям І _б.m і І _б.min знаходять величину 2 U _вх.m.

5. Визначається вхідний опір R _вх каскаду змінному струму (без врахування дільника напруги R ₁i R ₂):

6. Визначаються опори дільника R ₁i R ₂.Для зменшення шунтуючої дії дільника на вхідне коло каскаду по змінному струму приймають R _1–2 ≥ (8÷12) R _вх^≈,де R _1–2= R ₁· R ₂/(R ₁ + R ₂).Тоді:

7. Визначається коефіцієнт нестабільності роботе каскаду: ,де β _max – найбільш можливий коефіцієнт підсилення за струмом вибраного типу транзистора.

Для нормальної роботи каскаду коефіцієнт нестабільності S не повинен перевищувати кількох десятків одиниць.

8. Визначається ємність роздільного конденсатора С _р:

, де R _вих.т – вихідний опір транзистора, що визначається за вихідними статичним характеристикам для схеми СЕ. В більшості випадків R _вих.т ≥ R _к,тому можна прийняти R _вих ≈ R _к + R _н.

9. Визначається ємність конденсатора .

10. Визначається коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:

.

Наведений порядок розрахунку не враховує вимоги на стабільність роботи каскаду.

Дата добавления: 2015-06-28