Пример расчёта резистивно – ёмкостного (RC) усилителя

Исходные данные для расчёта:

1. Тип полупроводникового транзистора (МП – 26Б) и его вольтамперные характеристики:

- входная при ;

- выходная при (см.рис. 2 и 3).

2.Напряжение источника питания RC – усилителя: = 12,0 В.

3. Диапазон рабочих частот: = 100 Гц; = 20,0 кГц.

4. Напряжение и сопротивление источника сигнала: = ~ (0,1 – 2,0) В;

= 600 Ом.

5. Паспортные данные биполярного транзистора МП-26Б:

- предельная частота передачи тока не менее при В,

мА…………………………………………………… f = 500 кГц;

- коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала при

f =500 кГц ……………………………………………………………. 30 – 80;

- обратный ток коллектора при Т = 293 К …………….20 мкА;

- предельно - допустимое значение напряжения коллектор – эмиттер 70 В;

- предельно – допустимое значение тока эмиттера мА;

- ёмкость коллекторного перехода при

f = 465 кГц не более …………………………………………………………………………. 70 пФ;

- входное сопротивление транзистора в режиме малого

сигнала ………………………………………………………………………….. 600 Ом.

Порядок расчета:

1. Постоянное напряжение коллектор – эмиттер транзистора МП – 26б в схеме с ОЭ = 70,0 В: обеспечивается выполнение условия > .

2. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ транзистора МП – 26Б составляет: = 500,0 кГц. Выбранный тип транзистора также обеспечивает выполнение условия > .

2. Определяем величину минимального значения постоянной составляющей тока кол­лектора: , = = 100,0 мкА = 0,1 мА, где = 75, 0 мкА – обратный ток коллектора при температуре окружающей среды 20⁰ С (293 К).

3. По выходным вольтамперным характеристикам транзистора МП – 26Б ( при , см.рис. 3) построить нагрузочную характеристику при .

4. Нагрузочная характеристика представляет собой отрезок прямой, проходящей через точки D, А или D, В:

- точка D находится на оси абцисс и определяется, как = = 12,0 В;

- точка А находится на оси ординат и определяется, как ;

- точка В находится на выходной вольтамперной характеристике при 800 мкА (в области перехода усилителя с активной области в область насыщения – на сгибе вольтамперной характеристики).

5. Определить значение напряжения коллектор – эмиттер в активной области:

= – = 11,6 – 0,8 = 10,8 (В) где

= = 11,6; = = (0,4 ÷ 0,8) В.

6. Определить положение рабочей точки (О) на нагрузочной характеристике при (см.рис.3):

- выполнить расчёт по определению напряжения коллектор – эмиттер усилителя в состоянии покоя

= / 2 = 10,8/2 = 5,4 В – условие работы усилительного каскада в режиме класса «А»;

- с точки на оси абцисс = 5,4 В – провести прямую перпендикулярно оси абцисс до пересечения с нагрузочной характеристикой (точка пересечения данного перпендикуляра с нагрузочной характеристикой и определяет положение рабочей точки (О) усилителя по постоянной составляющей);

- = 0,400 мА – ток базы транзистора в состоянии покоя (режим работы транзистора по постоянному току);

- = 12,0 мА – ток коллектора транзистора в состоянии покоя (режим работы транзистора по постоянному току);

- = 5,4 В.

Значения токов и напряжения по постоянному току определены в точке (О) на семействе выходных вольтамперных характеристиках биполярного транзистора МП-26Б и его нагрузочной характеристики.

7. По входной вольтамперной характеристике при 5,0 В и = 0,4 В определить величину напряжения эмиттер – база транзистора в состоянии покоя 0, 24 В (см.рис.2).

7. Выполнить расчёт элементов схемы усилителя по выбору рабочей точки (О) и термостабилизации:

- рассчитать величину сопротивления в цепи эмиттера,

где = 12,0 мА;

Откуда

Ом - определить величину сопротивления цепи термостабилизации усилителя

Ом, (величина тока делителя, протекающего от источника питания по цепи выбирается порядка: = (3 ÷ 5) ) = 5 ;

- выполнить расчёт по определению сопротивления

= (Ом);

- произвести расчёт коэффициента нестабильности рабочей точки по формуле ; где

Если величина окажется чрезмерно большой, то следует вы­брать большее значение тока цепи стабилизации (тока делителя).

=

Ом;

;

выполненный расчёт коэффициента нестабильности рабочей точки усилителя по постоянному току подтверждает правильность выбора элементой базы усилителя, обеспечивающего режим работы усилителя в классе «А».

8. Определить сопротивление в цепи коллектора:

= 330 Ом.

9. Рассчитать ёмкость разделительного конденсатора:

.

где Гц; кОм; – допустимая величина коэффициента частотных искажений, вносимых участком цепи эмиттера (выбирается в пределах 1,01÷ 1,02); кОм.

Ф = 47,0 мкФ.

10. Определить коэффициент частотных искажений на верх­ней частоте диапазона:

; где .

11. Вычислить ёмкость блокировочного конденсатора С _э

;

где – допустимая величина коэффициента частотных искажений, вносимых участком цепи эмиттера (выбирается в пределах

(кОм) (кОм); т (ф) = 46,6 мкФ.

12. В соответствии с расчетными формулами вычислить основные показатели работы усилительного каскада:
- коэффициент усиления по току: ;

- входное сопротивление: ;

- коэффициент усиления по напряжению: ;

- выходное сопротивление: ; где

; = .

Значения – параметров для транзистора МП – 26Б:

= 600 Ом; = 5,0 ;

= 30; = 1,0 мкСм; где

– входное сопротивление транзистора в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ;

– коэффициент обратной связи по напряжению в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ;

– коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ;

– выходная проводимость в режиме малого сигнала при х.х. в схеме с ОБ.

Если в справочной литературе приводятся – параметры, то значения – параметров можно вычислить по следующим приближённым соотношениям:

; ; ;

; где – статическая величина коэффициента усиления по току в схеме с ОЭ, = 30.

В справочной литературе указан , в этом случае необходимо воспользоваться переводными формулами приведенными выше:

- определить коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме с ОБ ;

- произвести расчёт выходной проводимости в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ

(См) = 34 мкСм.;

а) коэффициент усиления по току: =

;

б) входное сопротивление: =
в) коэффициент усиления по напряжению:

;

г) выходное сопротивление: ;

где ; = ,

Дата добавления: 2015-07-16