Y
1. Задание на проектирование и исходные данные 2
2. Обоснование и расчёт элементов усилительного каскада 2
2.1. Принципиальная схема усилительного каскада 2
2.2 Вольтамперные характеристики транзистора КТ-352А 3
2.3. Справочные данные на транзистор КТ-352 3
2.4 Расчет резисторов. 4
Транзистор КТ-3107А 6
2.5 Расчёт конденсаторов 14
3. Перечень элементов (спецификация) 15
4. Моделирование усилительного каскада на ЭВМ. 16
4.1 Схема моделирования в Design Lab 8.0. 16
Рис. 1 Исходная схема 16
4.2 Анализ схемы по постоянному току 17
4.2 Амплитудные характеристики входного и выходного сигнала 17
4.3 Частотные характеристики каскада 19
4.4 Входное сопротивление каскада 20
4.5 Выходное сопротивление 20
5. Выводы 21
6. Список используемой литературы 22
Вариант:
N=30*9+1=271
1. Задание на проектирование и исходные данные
Рассчитать элементы схемы однокаскадного усилителя, удовлетворяющего указанным техническим требованиям:
1. Усилительный каскад выполнить по заданной схеме с общим коллектором;
2. Рекомендуемый тип транзистора КТ-3107А
3. Амплитуда неискаженного выходного сигнала не менее 3.5 В;
4. Коэффициент усиления напряжения при заданном сопротивлении нагрузки Ом и внутреннем сопротивлении источника сигнала Ом;
5. Усилитель при заданной емкости нагрузки нФ должен обеспечить полосу пропускания Гц … кГц;
6. Температурный диапазон работы усилителя: -40ºС…+60ºС.
2. Обоснование и расчёт элементов усилительного каскада
2.1. Принципиальная схема усилительного каскада
Рис. 1 Принципиальная схема усилительного каскада с ОК
2.2 Вольтамперные характеристики транзистора КТ-352А
Рис. 2 Входные характеристики транзистора КТ-352А
Рис.3 Выходные характеристики транзистора КТ-352А
2.3. Справочные данные на транзистор КТ-352
- Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим коллектором .
- Предельная частота коэффициента передачи тока МГц.
- Предельно допустимый ток коллектора мА.
- Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база В.
- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база В.
- Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер В.
- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора мВт.
- Емкость коллекторного перехода пФ. - Емкость эмиттерного перехода пФ.
2.4 Расчет резисторов.
Выбор рабочей точки транзистора.
По выходной ВАХ транзистора определим границу режима насыщения В.
Запас для ухода рабочей точки из-за термонестабильности В.
Амплитуда неискаженного выходного сигнала В.
UА = Uн + Uнел + UТ= 7.5 В
Напряжение коллектор-эммитер в рабочей точке не менее 7.5 В
Eп = UА + Uн + UЕ, где UЕ = (2…3) Uн.
UЕ=7В
Eп=7.5+3.5+7=18В
Из номинального ряда выберем напряжение источника питания Еп=18 В.
Выберем напряжение коллектор-эмиттер в раб. точке так В.
Выберем точку, соответствующую току коллектора в рабочей точке, например,
мА
Рис 4 Рабочая точка (А1) и нагрузочные прямые по постоянному (красная) и переменному (синяя) току.
Определение сопротивлений выходной цепи
Зная ток коллектора рабочей точки, определим сопротивление
R== Rэ = (для каскада с общим коллектором)
Rэ = = 909 Ом
Из номинального ряда выбираем резистор Rэ =910Ом
Определим сопротивление каскада по переменному току
Ом.
Каскад |
ОК |
R= |
Rэ = 910 Ом |
R~ |
Rэ || Rн = 411 Ом |
Проверка допусков транзистора
не выполнено
Рекомендуемый транзистор не подходит т.к. < . Выберем другой транзистор запишем его характеристики.
Транзистор кт-3107а
Вольтамперные характеристики транзистора
Рис. 5 входные характеристики транзистора КТ-3107А
Рис 6 Выходные характеристики транзистора КТ-3107А
Справочные данные на транзистор КТ-3107А
Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора =70..140
Ёмкость коллекторного перехода Ск=7 пФ
Ёмкость эмиттерного перехода Сэ=20пФ
Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база Uбэ=5В
Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база Uкб=50 В;
Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ=45 В
Ток коллектора в режиме насыщения Iкн= 200 мА
Максимально допустимая мощность на коллекторе Pк= 300 мВт
Предельная частота коэффициента передачи тока f1=200 МГц
Выберем рабочую точку
Выберем напряжение коллектор-эмиттер в раб. точке так В.
Выберем точку, соответствующую току коллектора в рабочей точке, например,
мА
Рис. 7 Выходная характеристика. А1- рабочая точка
Зная ток коллектора рабочей точки, определим сопротивление
R== Rэ =
Rэ = = 571 Ом
Из номинального ряда выбираем резистор Rэ =560 Ом
Определим сопротивление каскада по переменному току
Ом.
Каскад |
ОК |
R= |
Rэ = 560 Ом |
R~ |
Rэ || Rн = 320 Ом |
Проверка допусков транзистора
выполнено
выполнено
выполнено
Транзистор КТ-3107А подходит.
Можно продолжать расчет.
Расчет сопротивления базы
Для каскада с ОК выполняется Ku хх 1 и 1 и можно воспользоваться следующими формулами:
KeТЗ (1+0.05)
0.7875=
Rвх= 4450 Ом
Из формулы Rвх находим величину Rб
4450= ; Rб =
Rб=5200 Ом
Рассчитаем значения сопротивлений R1 и R2, удовлетворяющие условиям:
,
, где В.
Получим R1 = 10050 Ом и R2 = 10600 Ом.
Выберем сопротивления R1 и R2 из номинального ряда: R1 = 10 кОм и R2 = 11 кОм.
Рис.8 направление токов в каскаде с ОК и транзистором типа pnp
Расчет рабочего режима каскада
Нанесем рабочую А2 ( на ВАХ транистора.
Рис. 8 Выходная характеристика
Как видно из рисунка точка А2 находится достаточно близко к А1, выбранной ранее.
Можем продолжить расчет.
Расчет возможного ухода рабочего тока.
Найдём отклонения значений токов и напряжений из-за термонестабильности и разброса значений коэффициента β:
мА,
где = =0.2мА = ·IкA=0.5мА
· =0.25В
Графический расчет рабочего режима.
Рис. 10 входная характеристика. Точка А3- рабочая точка полученная графически
Рис 11 Выходная характеристика
Определение h-параметров схемы (по графикам).
Рис. 12 Входная характеристика
Рис. 13 выходная характеристика
Определение основных параметров каскада.
Найдём коэффициент усиления напряжения, входное и выходное сопротивления:
Для каскада ОК:
=0.9955
=0.7822 =0.9802