Расчет усилительного каскада с общим эмиттером

Каскад с общим эмиттером должен обеспечивать общий коэффициент усиления по напряжению . Реализовать такой коэффициент на одном каскаде затруднительно, поэтому будем использовать три каскада включенных последовательно. При этом их коэффициенты усиления перемножаются. Расчет начинаем с третьего каскада, нагрузкой для которого является входное сопротивление усилителя мощности.

Рис. 2.1. Схема каскада с общим эмиттером

Сопротивление коллектора выбираем в 5 раз меньше сопротивления нагрузки:

(360 Ом)

Подбираем резистор из ряда номиналов Е24:

R_к= 360 Ом

Производим выбор транзистора:

Учитывая, что на сопротивлении коллектора падает половина напряжения питания, найдем ток коллектора:

Максимальная мощность на коллекторе:

Полученным данным удовлетворяет транзистор BC547.

Находим параметры транзистора – крутизну, входное сопротивление, коэффициент передачи по току по выходным (рис.2.2) и входным (рис. 2.3) характеристикам:

Ток базы задаётся от 0 до 150мкА с шагом 10мкА

Рис. 2.2. Выходные характеристики

Рис. 2.3. Входные характеристики

Параметры рабочей точки:

I_кп=25 мА

I_Б=140 мкА

U_кэп=9В

U_БЭп=613,183 мВ

Находим сопротивление R_э:

Примем амплитуду входного напряжения для данного каскада 0,6 В.

Также необходимо учесть, что часть выходного напряжения падает на сопротивлении коллектора. Находим выходное напряжение, при котором на нагрузке будет необходимая по расчетам амплитуда U_вых,н1= 6В:

откуда:

1)

Рассчитываем цепь делителя:

Выбираем ток делителя, учитывая что I_дел=5I_бп:

I_дел=700 мкА

Тогда:

Находим сопротивления делителя:

На R₂ падает напряжение равное и протекает ток I_дел.

- пороговое напряжение база-эмиттер

- для кремниевых транзисторов

На R₁ падает напряжение равное и протекает ток I_дел.

Рассчитываем входное и выходное сопротивления:

Определим входное сопротивление усилительного каскада:

где:

R_вх=1324,153 Ом

Полученное сопротивление является нагрузкой для предыдущего каскада с общим эмиттером. Теперь учтем влияние выходного сопротивления предыдущего каскада , на котором будет падать часть напряжения. Увеличиваем коэффициент усиления рассчитанного каскада:

Находим напряжение, падающее на входном сопротивлении каскада:

Пересчитываем сопротивление и делитель напряжения:

2)

(24 Ом)

(2,2 кОм)

(22кОм)

Подбираем резисторы из ряда номиналов Е24:

R_к= 360 Ом

R_э= 24 Ом

R₁ =22 кОм

R₂ =2,2 кОм

R_вх=1219,5 Ом

Рис. 2.4. Модель каскада в OrCad

Проверяем расчет R_вх и R_вых в OrCAD:

1) Подав на вход каскада 6В (рис. 2.5) находим амплитуду тока (рис. 2.6) для этого напряжения. Тогда входное сопротивление рассчитывается по формуле:

Рис. 2.5. График входного напряжения

Рис. 2.6. График входного тока

Погрешность незначительна, расчет выполнен верно.

2) Выходное сопротивление рассчитывается в 2 этапа:

- сначала измеряется напряжение на бесконечно большой нагрузке (10 МОм), т.е. на холостом ходу.

- потом измеряется ток на бесконечно малой нагрузке (0,000001 Ом), т.е. при коротком замыкании.

Тогда выходное сопротивление рассчитывается по формуле:

Рис. 2.7. График напряжения на холостом ходу

Рис. 2.8. График тока при коротком замыкании

Погрешность незначительна, расчет выполнен верно.

Дата добавления: 2015-10-13