Введение. Биполярные транзисторы в усилительных каскадах могут быть включены тремя способами;

Биполярные транзисторы в усилительных каскадах могут быть включены тремя способами; по схемам с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК) или с общей базой (ОБ). Чаще всего используется схема с общим эмиттером (ОЭ), так как она позволяет получить наибольшее усиление по мощности.

Характерной особенностью усилительных каскадов с динамической нагрузкой является то, что в качестве коллекторной нагрузки включают дополнительно транзистор или группу транзисторов. Эти дополнительные транзисторы выполняют роль источников тока с высоким дифференциальным сопротивлением. Поэтому введение их позволяет увеличить коэффициент усиления, не нарушая статистического режима работы каскада.

Расчет принципиальной электрической схемы по постоянному току:

Рассчитать по постоянному току каскодный усилитель (см. рис. 1).

Напряжение питания каскада Е _п = 12В.

Для этого преобразуем принципиальную электрическую схему так, чтобы в ней остались только элементы, влияющие на режим работы по постоянному току (см. рис. 2).

Выбираем типы транзисторов VT1 и VT2. В данной схеме, каскодного усилителя, примем, что VT1 = VT2. Для оптимального режима работы транзисторов необходимо выполнение условий:

где

U_кэ. _макс - максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

I_{к. макс} - максимально допустимый ток коллектора;

P_{к. макс} - максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

P_кo - мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в рабочей точке.

Этим условиям соответствует транзистор КТ 363Б, который обладает следующими параметрами [1,2]:

Входная и выходная статические характеристики транзистора КТ 363Б приведены на рис. 3. На семействе выходных статических характеристик проводим линии U_{кэ макс}, I_{к макс} и Р_{к макс}, ограничивающие область нормальной работы транзистора.

Определяем величину тока покоя в цепи стока, с учетом того, чтобы при усилении переменной составляющей не происходило искажения сигнала, т. е. Транзистор не выходил за пределы рабочей области, не входил в режим отсечки, насыщения.

. Для нашего транзистора изменение входного тока равно:

DI = (1,5…2)DI_m.вх = 7,5…10мкА.

Так как даже при амплитуде входного напряжения DI = 2I_m.вх рабочая точка транзистора не смещается за пределы допустимой области работы, то установим следующую точку работа транзистора (см. с. 9).

Установим рабочую точку транзистора «А»:

I_ко2 = 7,5мА

U_кэо2 = 3В

Е_п/2 = 6В

U_бэо2 = 0.86В

I_бо2 = 0,2мА

Следуя указаниям [5] напряжение на резисторе R₅ равно 0,5Е_п. Вычислим сопротивление:

R₅ = 0,5Е_п / I_кo2 = 6 / 0,0075 = 800 Ом

Принимаем резистор R₅ равным 820 Ом.

Мощность, выделяемая на R₅ равна:

P_R5= I_кo2² * R₅ = 0,0075² * 820 = 46 мВт.

Принимаем резистор R₅ типа МЛТ-125.

Мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора VT2 равна

P_к2 = U_кэо2 * I_ко2 = 3 * 0,0075 = 22,5 мВт

Условие P_к.макс. > P_ко выполняется.

Значение тока в точке I’к можно определить по графику или аналитически

I’_к2 = Е_п / R_н = Е_п / R₅ = 12 / 860 = 14мА.

Определяем элементы делителя транзистора VT2.

Выбираем ток делителя I_д2

I_д2 = (3…5)I_б2 = 3 * 0,0002 = 0,6мА.

Сопротивление R₂ = U_бэо2 / I_д2 = 0,86 / 0,0006 = 1433 Ом.

Принимаем номинал R₂ равным 1500 Ом.

Мощность, выделяемая на R₂ равна:

P_R2 = I_д2² * R₂ = 0.0006² * 1500 = 0,54 мВт.

Принимаем резистор R₂ типа МЛТ-125.

Сопротивление R₁ = (Еп - U_бэо2) / (I_б2 + I_д2) = 11,14 / 0,0008 = 13,925 кОм.

Принимаем номинал R₁ равным 15кОм.

Мощность, выделяемая на R₁ равна:

P_R1 = (I_д2 + I_б2)²* R₁ = 0.0008² * 15000 = 9,6 мВт.

Принимаем резистор R₁ типа МЛТ-125.

Напряжение на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT1 равно:

U_кэо1 = E_п – U_R5 – U_кэо2 = 12 – 6 – 3 = 3В

Так как рабочая точка «В» транзистора VT1, имеющая координаты

I_ко1 = 7,5мА, U_кэо1 = 3В, совпадает с рабочей точкой «А» транзистора VT2, то U_бэ1 = U_бэ2 = 0,86В

Определяем элементы делителя транзистора VT1.

Выбираем ток делителя I_д1

I_д1 = (3…5)I_б1 = 5 * 0,0002 = 1мА.

Сопротивление R₄ = U_бэо1 / I_д1 = 0,86 / 0,0012 = 716 Ом.

Принимаем номинал R₄ равным 750 Ом.

Мощность, выделяемая на R₄ равна:

P_R4 = I_д1² * R₄ = 0.0012² * 750 = 1,08 мВт.

Принимаем резистор R₄ типа МЛТ-125.

Сопротивление R₃ = (Еп - U_бэо1) / (I_б1 + I_д1) = 11,14 / 0,0012 = 9,283 кОм.

Принимаем номинал R₃ равным 10кОм.

Мощность, выделяемая на R₃ равна:

P_R3 = (I_д1 + I_б1)²* R₃ = 0.0012² * 10000 = 14,4 мВт.

Принимаем резистор R₂ типа МЛТ-125.

Определяем ток и мощность, потребляемые каскадом в режиме покоя. Потребляемый ток равен:

I_п = I_д1 +I_бо1+ I_д2 + I_бо2+ I_ко = 0,001 + 0,0002 + 0,0006 + 0,0002 + + 0,0075 = 9,5 мА.

Потребляемая мощность равна:

P_п = I_п * Е_п = 0,0095 * 12 = 114 мВт.

Заключение.

В ходе выполнения данной курсовой работы мною был рассчитан каскодный усилитель низкой частоты по постоянному току. По параметрам приведенными в техническом задании и выбранным мною самостоятельно. В данном усилителе использовались биполярные p-n-p транзисторы.

Усилитель был мною полностью рассчитан все параметры, и номиналы выбранных элементов приведены выше в расчёте и ниже в приложениях.

Список литературы:

1. В.И. Галкин, А.Л. Булычев, В.А. Прохоренко. Полупроводноковые приборы, 1987.

2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник., 1981.

3. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника. М.: Высшая школа, 1991.

4. Резисторы: Справочник / под общей редакцией И. И. Четверткова и В. М. Терехова. М.: Радио и связь, 1987.

5. Методические указания к курсовой работе по курсу «Электроника» № 2135.

Приложения.

Дата добавления: 2015-09-01