Читайте также:
|
|
В учебных рабочих программах вышеупомянутых дисциплин по элек-тронной и информационно-измерительной технике запланированы домашние задания в виде расчетно-графических и курсовых работ (проектов), выполня-емых студентами в рамках самостоятельной работы. Целью таких работ яв-ляется формирование навыков самостоятельного расчета узлов электронной аппаратуры, подготовки к инженерному конструированию и разработке новой техники. В работе [21] содержится достаточно исчерпывающий мате-риал по выполнению таких работ, однако ограничения в объеме плановых учебных изданий не позволили включить некоторый основополагающий материал, относящийся к расчету отдельных каскадов и узлов различной усилительной аппаратуры, хотя практически в каждой радиоэлектронной аппаратуре есть элементы и узлы, выполняющие усилительную функцию
в широком диапазоне сигналов различной формы и амплитуды.
В настоящем учебном пособии в качестве дополнения к работе [21] дан материал по основам расчета резистивного усилительного каскада на бипо-лярном транзисторе (БПТ). Чтобы не усложнять работу студентов и сокра-тить объем данного раздела, методика расчета дается применительно к одному БПТ типа 1Т313Б, так как для усилительных каскадов с другими аналогичными транзисторами основы расчета идентичные. Варианты для расчета предусматривают определение основных усилительных параметров схемы. Ниже дается методика расчета и варианты для его выполнения.
1. 1. Методика расчета
Любой расчет транзисторного каскада сводится к следующему.
1. К выбору транзистора по заданной мощности в нагрузке или максимальной в ней амплитуде напряжения выходного сигнала.
2. Построению линии нагрузки (нагрузочной прямой – НП) в соответствии с заданными сопротивлением нагрузки в цепи коллектора и напряжении на коллекторе Ек , а также выбору рабочей точки на НП, обеспечивающей выходную мощность или амплитуду напряжения сигнала при минимальных искажениях.
3. Расчету схемы смещения (резисторов R1, R2, Rэ ), обеспечивающей работу усилителя в выбранной рабочей точке и её термостабилизацию для предотвращения теплового ухода при нагреве транзистора.
4. Расчету основных динамических параметров (коэффициентов усиления по току, напряжению или мощности, входного и выходного сопротивлений, коэффициента нелинейных искажений и других параметров).
1. 2. Пример расчета.
Пусть требуется получить в нагрузке Rн=1,2 кОм маломощного каскада на биполярном транзисторе (БПТ) в схеме с ОЭ (рис.1) мощность выходного сигнала P~н = 1,2 мВт при Ек = 9 В и коэффициенте стабилизации Кст = 6, обеспечивающем стабильность рабочей точки при нагревании транзистора в процессе работы.
Расчет осуществляем в следующей последовательности.
1. Выбирается транзистор на более высокую мощность рассеяния на коллекторе по сравнению с требуемой P~н = 1,2 мВт:
Рк макс ≥ (5 ÷ 10)P~н (1)
Выбираем маломощный БПТ типа 1Т313Б, у которого Рк макс > 10 P~н = 120 мВт.
2. В соответствии с заданными Rн, P~н и Ек на семействе выходных статических ха-рактеристик Iк = ƒ(Uкэ) строится НП. При этом учитывается наличие в коллекторной цепи резисторов Rк и Rн, а в эмиттерной – Rэ.
Ход нагрузочной прямой и её наклон определяются величинами:
Ек = 9 В и Rо = Rн. экв + Rэ = Rк · Rн/(Rк + Rн) + Rэ (2)
Так как заданным является Rн, а не Rо, определяющее координату Iк = Ек / Rо, то из координаты абсциссы Ек = 9 В проводим НП произвольно, задавшись Iк = 6 мА так, чтобы точка её пересечения с ординатой оказалась ниже выходной характеристики, снятой при максимальном токе базы Iб макс = 160 мкА (рис.1в).
3. На линии нагрузки БПТ выбираем рабочую точку посередине НП, чтобы равным отклонениям тока базы (ΔIб = 40 – 80 – 120 мкА) соответствовали равные отрезки НП, что гарантирует минимальные нелинейные искажения формы выходного сигнала:
Uко = 4,39 В; Iко = 3,0 мА; Iбо = 80 мкА
Выбранная рабочая точка обеспечивает динамический режим БПТ (т.н. линейный режим класса А), при котором изменения входного сигнала ΔIвх = ΔIб = 80 ± 40 мкА и ΔUвх = ΔUбэ = 0,45 ± 0,05 В (амплитуды Iб = 40 мкА и Uбэ = 0,05 В) вызывают соответствующие изменения выходного сигнала ΔIвых = ΔIк = 3,0 ± 1,8 мА и ΔUвых = ΔUкэ = 4,4 ± ±2,7 В (амплитуды Iк = 1,8 мА и Uкэ = 2,7 В).
4. Проверяем получение требуемой мощности по формуле:
P~н = (Uк макс – Uк мин) · (Iк макс – Iк мин)/8=∆Uкэ·∆Iк/8 = 5,4·3,6·10-3/ 8 = 2,43 мВт, (3)
что с достаточным запасом удовлетворяет условиям задания.
5. Коэффициент нелинейных искажений не должен превышать 5-10%:
, (4)
то есть искажения практически отсутствуют.
6. Находим элементы схемы, определяющие выбранный режим.
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 103 | Нарушение авторских прав