Задача 1. Расчет усилителя низкой частоты на транзисторе

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ №1.

Расчет усилителя низкой частоты на транзисторе.

Порядок расчета:

Схема усилителя низкой частоты:

Для возможности работы от однополярного источника питания входной и выходной сигналы отделены разделительными конденсаторами С_б и С_к.

Для повышения коэффициента усилителя по напряжению на заданной частоте включен шунтирующий конденсатор С_Э.

· находим R_K, исходя из того, чтобы в состоянии покоя при токе I⁰_K, напряжение на конденсаторе составило E_K/2

· пренебрегая током базы, т.е. полагая, что I_K= I_Э находя U_Э

· находим требуемое напряжение на базе как сумму падения напряжения не резисторе R_Э и U_БЭ= 0,65

· Напряжение U_БЭ= 0,65 В соответствует примерно середине линейного режима транзистора

· ток через делитель R₁, R₂ принимают равным пятикратному току базы и рассчитывают номиналы резисторов вначале R₂, а затем R₁

· выбирают номиналы С_Э из расчета поднять дифференциальный коэффициент усилителя в 5 раз и вычисляют его.

· рассчитывают входное сопротивление усилителя R_ВХ как эквивалентное сопротивление параллельно включенных: R₁, R₂ и сопротивления между базой и источником - E_K

Примечание: номиналы резисторов и конденсатора С_Э выбирают из стандартного 5% ряда (10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91)

· рассчитывают мощность, выделяемую на транзисторе в состоянии покоя, как произведение тока коллектора и падение напряжения U_КЭ

и сравнивают с допустимой.

В конечный результат должны быть занесены следующие параметры:

R_K, U_Э, R₂, R₁, C_Э, A^о, A^C, R_BX, P_K

Исходные данные для расчета:

Тип транзистора: 2Т316А

Проводимость: n-p-n

h_21-Э = 30

U_y = 100 B,

I⁰_K = 1.5 mA,

R_Э= 1.3 кОм,

Eк=8 B,

f_H=1.8кГц,

t^oC= ­-50

Рк_доп = 150 мВт

РАСЧЕТЫ:

1.1. Находим сопротивление в цепи коллектора из условия, что в состоянии покоя при токе I⁰_K напряжение на коллекторе составляет:

Uк=Eк/2=8/2=4В

Тогда Rк=Uк/I⁰_K=4/1.5*10^-3=2.666 кОм

Номиналы резистора подбираем из стандартного 5% ряда,

Rк =2.7 кОм.

1.2. Пренебрегая током базы I_б т.е. полагаем I⁰_K= I_Э находим напряжение на эмитторе:

= 1.5*10^-3*1.3*10³=1,95 В

1.3. Округляем напряжение на базе как сумму падения напряжения на резисторе R_Э и напряжения U_БЭ которое принимаем равным U_БЭ= 0,65, что составляет примерно середину линейного режима транзистора:

=1,95+0,65 = 2,6В

1.4. 1 Находим ток, протекающий через делитель R₁, R₂, который принимается равным I ₀ =5I_б, с учетом того, что I_б= I_K/β, где β= h_21-Э , есть коэффициент усилителя.

= 5*1.5*10^-3/30=2.5*10^-4 мА,

1.4.2 Выбираем сопротивление R₂ через который течет I₀:

= 2.6/2.5*10^-4= 10.4 кОм

Выбираем из стандартного ряда:

R₂=10 кОм

1.4.3 R₁ => 6I_б R₁=E_k-U_б

= (8-2,6)/6*2.5*10^-4=3.6 кОм

Выбираем из стандартного ряда:

R₁=3.6 кОм

1.5. Определяем параметры замещения схемы

, где Uт – термический потенциал и он равен
, где К – постоянная Больцмана

Т – абсолютная температура

Т=273-50=223 К

q- единичный заряд электрона

1.6 Определение входного сопротивления схемы

а)

, но

значит

б) коэффициент усиления

1 ток коллектора

2

3

4

5

Подставим 2 в 1

, а так как

, так как

в)Сопротивление транзистора

г)Эквивалентное сопротивление делителя

е) Входное сопротивление схемы с учётом сопротивления делителя

1.7 Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению без конденсатора равен:

1.8Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению с конденсатором равен:

Х_С= = ,

Откуда С_Э= =

Наминал конденсатора в цепи эмиттера подбираем из стандартного 5% ряда С_Э=0.082мкФ

1.9 Входное сопротивление каскада с учётом параллельного сопротивления конденсатора Хс:

Входное сопротивление каскада без учёта входного сопротивления параллельного конденсатору.

1.10 Входное сопротивлении с учётом

1.11 Рассчитываем мощность, выделяемую на транзисторе в состоянии покоя:

Полученное значение мощности меньше допустимого , что удовлетворяет требованию.