Расчёт по постоянному току второго каскада

Для первого каскада выбираем транзистор КТ812В. Основные параметры транзистора приведены в приложении 3. Выбираем рабочую точку транзистора на входной вольт амперной характеристике (приложение 4). Эта точка будет являться точкой базы покоя. Проведя от неё перпендикуляр к оси I_б находим постоянный ток базы I_бп:

U_бэп= 1,5В

I_бп = 0,5 В

Найдём ток коллектора:

I_кп= I_бп*h_21э

I_кп=0,5*4=2 мА

На выходной ВАХ проведём их точки I_кп на оси I_к горизонтальную прямую до пересечения с некоторой ветвью из семейства токов базы. Это будет точной покоя П коллекторной цепи. Опустим перпендикуляр на ось напряжений U_кэп,где получим точку покоя рабочего положения:

U_кэп= 9 В

Построим статическую нагрузочную прямую по двум точкам, одна из которых является П, а вторая на оси U_кэ равная Е_к. Построив нагрузочную прямую при её пересечении с осью коллекторного тока, получаем точку I_к.

I_к=4,5 мА

Найдём сопротивление коллектора:

R_к2=Е_к/I_к=13/4,5*10^-3=3,1*10³ Ом=3100 Ом

Сопротивление эмиттера предназначено для термокомпенсации рабочего режима каскада и выбирается в пределах (0,1-0,2)*R_к2

R_э2=0,2* R_к2=0,2*3100=620 Ом

Ток делителя рекомендуется выбирать в маломощных каскадах в 8-10 раз больше тока базы:

I_д= I_бп*10=0,5*10=5мА

Расчитаем сопротивления резисторов R_б1 и R_б2:

R_б2= U_бэп+R_э1*I_кп/I_д

R_б4=1,5+620*2*10^-3/5*10^-3=248,3Ом

R_б4=E_к-I_д* R_б4/ I_д

R_б3=13-0,005*248,3/0,005=2351,7 Ом

Динамический расчёт второго каскада:

Следующим этапом является динамический расчёт. Найдём выходные динамические параметры каскада, и в первую очередь общее сопротивление базы, которое будет найдено из выражения:

R_б= R_б3* R_б4/ R_б3+ R_б4

R_б=2351,7*248,3/2351,7+248,3=224,6 Ом

Сопротивление по переменному току участка БЭ транзистора найдём из выражения:

R_вхд=∆U/∆I=U_бэмах-U_бэп/I_бмах-I_бп

R_вхд=1,51-1,5/(0,51-0,5)*10^-3=1000 Ом

Тогда входное сопротивление равно:

R_вх= R_вхд*R_б/ R_вхд+R_б

R_вх=1000*224,6/1000+224,6 =183,4 Ом

Переменная составляющая источника сигнала между БЭ равна:

U_бэд= (R_вх/ R_вх+ R_н)*Е_и

U_бэд=(183,4/183,4+120)*0,01=0,006 В

Тогда динамическое напряжение U_бд1 и U_бд2 равны:

U_бд1= U_бп- U_бэд

U_бд1=1,5-0,006=1,494 В

U_бд2= U_п+ U_бэд

U_бд2=1,5+0,0092=1,5092 В

Используя входную характеристику транзистора можно определить токи базы для минимального и максимального значений:

I_бдmin=100 мА

I_бдmax=700 мА

Следующим шагом необходимо найти выходные динамические параметры каскада, и в первую очередь общее сопротивление нагрузки, которое будет найдено из выражения:

R_н’=R_к2* R_н/ R_к2+ R_н

R_н’=3100*3300/3100+3300=1598,4 Ом

Так как сопротивление в коллекторной цепи изменилось по переменному сигналу, необходимо пересчитать и построить динамическую нагрузочную прямую, которая будет пролегать по двум точкам на выходной характеристике. Первая точка останется как и для статистического режима точка П. Вторая точка фиктивная должна лежать на ординате I_к и может быть вычислена по формуле:

I_кд =Е_к/ R_н’

I_кд =13/1598,4= 8,1мА

Реально нагрузочный динамический диапазон будет находится в пределах двух ветвей базового тока I_бд1 и I_бд2. Диапазон изменения выходного напряжения также изменится и будет, в соответствии с динамической нагрузкой, и будет составлять U_кд1 и U_кд2:

U_кд1=0,5 В

U_кд2= 2,4 В

Фактический коэффициент усиления каскада можно определить из выражения:

K_u1= U_кд2- U_кд1/2*E_r

K_u1=2,4-0,5/2*0.01=90

Напряжение на выходе найдём из выражения:

U_вых= U_кд2- U_кд1/2

U_вых=2,4-0,5/2=0,9 В

Так как фактический коэффициент меньше, чем требуется по условию, усилительный тракт дополняем вторым каскадом.

Общий коэффициент усиления найдём по формуле:

K_u= K_u1* K_u2

K_u=100*90=9000

Так как фактический коэффициент больше, чем требуется по условию, усилительный тракт не дополняем каскадом.

Расчёт разделительных конденсаторов, ёмкости шунтирующего конденсатора:

Расчёт разделительных конденсаторов C_p1 и C_p2, и ёмкости шунтирующего конденсатора в цепи эмиттера С_э. Ёмкости межкаскадных связей C_p1 и C_p2 предназначены для гальванической развязки (исключение влияния между каскадом и, дальше между каждым из каскадов по всему тракту усиления. Ёмкость С_э предназначена для исключения обратной связи по переменному току в каскадах усиления.

Расчёт разделительного конденсатора C_p1 для первого каскада:

C_p1=1/2П*F_н*(R_{вх.каск}+R_r)*√M_н-1

C_p1=1/2*3,14*50*(515,6584+120)*√1,18-1=0,000012=12 мкФ

Расчёт разделительного конденсатора C_p3 для второго каскада:

C_p2=1/2П*F_н*(R_{вх.каск}+R_r)*√M_н-1

C_p2=1/2*3,14*50(183,4+120))*√1,18-1=0,000025=25мкФ

Ёмкость шунтирующего конденсатора в цепи эмиттера С_э1 для первого каскада:

С_э1=10⁷/2*П* F_н*R_э1

С_э1=10⁷/2*3,14*50*130=245 мкФ

Ёмкость шунтирующего конденсатора в цепи эмиттера С_э2 для второго каскада:

С_э2=10⁷/2*П* F_н*R_э2

С_э2=10⁷/2*3,14*50*620=51,4 мкФ

Определение мощностных параметров усилителя:

Рассчитываем мощнотсные параметры усилителя.

Мощность на выходе первого каскада:

P_вых =0,5*U² _вых1/R_к1

P_вых =0,5*1/650=0,76 мВт

Мощность на выходе второго каскада:

P_вых =0,5*U² _вых2/R_к2

P_вых =0,5*0,81/3100=0,13мВт

Вывод: В ходе выполнения курсовой работы был произведен выбор принципиальной схемы, расчет всех элементов двухкаскадного усилителя с заданными техническими характеристиками.

В качестве схемы усилителя взята стандартная схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером для проводимости типа n-p-n. Усилитель по току, режим класс «А». Транзисторы кремневые маломощные высокочастотные эпитаксильно планарные n-p-n типа усилительные КТ315А и КТ812А. Разработанный усилитель относится к усидителям с линейным режимом работы, т.е выходной сигнал близок по форме к выходному, а искажение формы сигнала вносимые усилителем минимальны. Диапазон частот воспроизводимых усилителем соответствует заданным параметрам. Положение рабочих точек транзисторов на выходных статистических ВАЧ выбрано так, чтобы каждый каскад находился в нормальном режиме работы при нормальном диапазоне температур окружающей среды.

.

Список литературы:

1 Агаханян Т.М. Интегральные микросхемы: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 464с., ил.

2 Аринова Н.В. Основы электроники: Рабочая программа, задания и ме­тодические указания к контрольным работам для студентов специальности 050716 «Приборостроение» заочной формы обучения. ВКГТУ. - Усть-Каменогорск, 2007. – 51с.

3 Бочаров Л.Н. и др. Расчет электронных устройств на транзисторах / Бочаров Л.Н., Жебряков С.К., Колесников И.Ф. – М.: Энергия, 1978. – 208с., ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 963).

4 Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. – М.: Высш. Школа, 1982. – 496 с., ил.

5 Герасимов В.Г., Князев О.М. и др. Основы промышленной электроники. – М.: Высшая школа, 1986.

6 Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Физические и технологические основа, надежность. – М.: Высшая школа, 1986. – 464 с.

7 Шадрин Г.К. Основы электроники: Курсовая работа, задания, методические указания для студентов специальности 050716 «Приборостроение» заочной формы обучения / Г.К. Шадрин, Н.В. Аринова / ВКГТУ.-Усть-Каменогорск, 2007. – 35 с

8Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. Издание 2. –Таганрог, 219 с., ил.

Приложение 1.

КТ315А:

Iк. макс, мА	UкэR.макс, {Uкэо.макс}, B	h21Э, {h21э}	Iкбо, {IкэR}, мкА
		20…90

Приложение 2.

КТ812Б

Iк. макс, мА	UкэR.макс, {Uкэо.макс}, B	h21Э, {h21э}	Iкбо, {IкэR}, мкА

Приложение 3.

Расчётное и номинальное значение элементов.

Элемент	Расчётное значение	Номинальное значение
Rб1	11829,54 Ом	12000 Ом
Rб2	1170,46 Ом	1200 Ом
Rб3	2351,7 Ом	2400 Ом
Rб4	248,3 Ом	250 Ом
Rк1	650 Ом	650 Ом
Rк2	3100 Ом	3150 Ом
Rэ1	130 Ом	150 Ом
Rэ2	620 Ом	650 Ом
Сp1	12 мкФ	15 мкФ
Сp2	25 мкФ	25 мкФ
Сэ1	245 мкФ	250 мкФ
Сэ2	51,4 мкФ	50 мкФ

Дата добавления: 2015-06-04