3. Расчет усилительного каскада по переменному току.

3.1. Определяем пределы изменения амплитуд входного тока и напряжения, выходного тока и напряжения в линейном режиме работы усилителя.

I_бm= 0,15 мА

I_кm= 8 мА

U_бэm= 0,02 В

U_кэm = 1,8 В

3.2. Рядом с графиками входных и выходных характеристик транзистора показываем характер изменения токов и напряжений во времени в виде кривых, соответствующих рабочим участкам этих характеристик.

i_б = I_бо + I_бmsinωt; u_бэ = U_бэо + U_бэmsinωt;

i_к = I_ко + I_кmsinωt; u_кэ = U_кэо + U_кэmsinωt;

i_б = 0,6+0,15sinωt u_бэ = 0,28+0,02sinωt

i_к = 28+8sinωt u_кэ = 4,2+1,8sinωt

4. Расчет параметров элементов усилителя оэ.

4.1. Рассчитываем элементы цепи термостабилизации R_э и С_э.

4.1.1. Увеличение R_э повышает глубину отрицательной обратной связи во входной цепи усилителя (улучшает термостабилизацию), с другой стороны, при этом падает КПД усилителя из – за дополнительных потерь мощности на этом сопротивлении.

R_э=0,1 R_к

Для коллекторно – эмиттерной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать уравнение электрического состояния по постоянному току :

R_к= (E_к-U_кэ0)\1,1I_к0

R_к=(8-4,2)/(1,1*28*10^-3)=123.4 Ом

R_э=0,1*123,4=12,34 Ом

4.1.2. Определим емкость в цепи эмиттера С_э:

f_н = 50 Гц

С_э=(10^7)/(1.5*2*3.14*50*12.34)=1720.5 мкФ

2. Для исключения шунтирующего действия делителя R₁, R₂ на входную цепь транзистора задается сопротивление R_б. и ток делителя

I_д = 3I_бо=3*0,6=1,8мА, что повышает температурную стабильность U_бо. Исходя из этого определяем сопротивления R₁, и R₂, R_б:

; ;

R₂=(12,34*28*10^-3 + 0.28)/(1.8*10^-3)=347.5 Ом

R₁=(8-0.28-12,34*28*10^-3)/((1.8+6)*10^-3)=3072.7 Ом

R_б=(3072,7*347,5)/(3072,7+347,5)=312,2 Ом

2. Определяем емкость разделительного конденсатора:

С_р= (10^7)/(1.5*2*3.14*50*66.7)=318.3 мкФ

4. Определяем параметры усилительного каскада.

1. Коэффициент усиления каскада по току K_i

=I_кm/I_бm K_i=8/0,15=53,3

2. Входное сопротивление каскада R_вх

если то =66,7 Ом

3. Выходное сопротивление каскада R_вых

=123,4 Ом

4. Коэффициент усиления по напряжению K_и

=U_кэm\U_бэm

K_и=1,8/0,02=90

5.5. Коэффициент усиления по мощности K_р

K_р=53,3*90=4797

6. Полезную выходную мощность каскада

Р_вых=1,8^2/123.4=0.03 Вт

6. Полную мощность, расходуемую источником питания

Р_ист=(28*10^-3)*8+(1.8*10^-3)^2*(3072.7+347.5)+(0.6^2)*3072.7=0.2361 Вт

6. КПД каскада

=(0,03/0,2361)*100%=12,7%

6. Верхняя и нижняя граничные частоты:

и , где и

С_к – емкость коллекторного перехода.

f_в=ώ_в\2П ; f_н=ώ_н\2П

τ_в=(318,3*10^-6)(66.7+10000)=3.2 c

τ_н=(50*10^-12)((66.7*10000)/(66.7+10000))=3312.9*10^-12 c

ώ_в=1/3.2=0.3125 Гц

ώ_н=1/(3312.9*10^-12) =301.9*10^6 Гц

f_в=0,05 Гц

f_н=48,1 МГц

Заключение.

6.1. R₁ и R₂ задают ток базы транзистора.

R_к- коллекторная нагрузка транзистора.

R_э- сопротивление температурной стабилизации транзистора.

С_р- разделительный конденсатор, пропускающий только переменную составляющую входного и выходного напряжений.

С_э- конденсатор обратной связи транзистора.

Транзистор МП42Б с р-n-p проводимостью – транзистор усилительного каскада.

Выбираем резисторы и конденсаторы по ГОСТу:

Резистор R₁=3072,7 Ом соответствует стандартному резистору R=3000Ом.

Резистор R₂=312,2 Ом соответствует стандартному резистору R=300 Ом.

Конденсатор С_р=318,3мкФ Ом соответствует стандартному конденсатору С=330мкФ.

Конденсатор С_э=1720,5 мкФ Ом соответствует стандартному конденсатору С=2000 мкФ.

6.2. Транзистор МП42Б имеет частотные свойства от 0,05 Гц до 48,1 МГц и может быть использован в качестве транзистора в усилительном каскаде в соответствии с заданием.