Усилительный каскад

Расчет сопротивления резистора коллекторной нагрузки. Схемы и диапазон частот усиливаемых колебаний. Порядок построения сквозной динамической характеристики усилителя. Фиксированное смещение от базового делителя. Уравнение нагрузочной характеристики.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 26.10.2016
Размер файла 718,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание 1

сопротивление коллекторный усилитель резистор

Транзистор VT включен в усилительный каскад по схеме с ОЭ.

Рисунок 1

Рисунок 2

В схеме рисунка 1 используется фиксированное смещение базовым делителем, на схеме рисунка 2 - смещение током базы покоя. Каскад питается от одного источника с напряжением Ек. Заданы тип транзистора, напряжение источника питания Ек и сопротивление резистора коллекторной нагрузки Rк (см. таблицу 1). Тип схемы и диапазон частот усиливаемых колебаний fн - fв приведен в таблице 2.

Таблица 1

Последняя цифра номера зачетной книжки

№ вар.

7

VT

KT601A

Ек, В

60

Rк, кОм

1,5

Таблица 2

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

№ вар.

9

fн, Гц

100

fв, кГц

9

Рисунок

2.2

Требуется:

а) привести заданную схему усилителя;

б) построить сквозную динамическую характеристику (СДХ) усилителя;

в) определить на СДХ начальную рабочую точку;

г) определить смещение начальной рабочей точки;

д) рассчитать значения элементов цепи смещения;

е) рассчитать разделительную емкость СР;

ж) рассчитать коэффициент нелинейных искажений н.

Заданный транзистор VT включен в усилительный каскад по схеме с ОЭ (см. рисунок 3). Каскад питается от одного источника с напряжением Ек. Для подачи смещения в цепь базы используется делитель напряжения R1, R2. Имеет место фиксированное смещение от базового делителя.

Характеристики транзистора берутся из справочника.

При работе транзистора с коллекторной нагрузкой RК связь между коллекторным током IК и напряжением на коллекторе UК выражается уравнением нагрузочной характеристики

Особенностью динамического режима, в отличие от статического, является то, что изменение одного параметра влечет за собой изменение другого. При увеличении Iб увеличивается ток коллектора IК и падение напряжения на URк. Ток коллектора одновременно зависит от Uб и Uк. Поэтому нельзя использовать статические характеристики. Для анализа усилителя обычно используются выходные и сквозные динамические характеристики.

Построим сквозную динамическую характеристику.

Для этого строим на выходных статических характеристиках данного транзистора линию нагрузки (1-ый квадрант графика на рисунке 3.1) по полному уравнению цепи (или по уравнению нагрузочной линии) .

При Iк= 0.033, Uкэ = Ек=60 В _ первая точка линии нагрузки, при Uкэ= 0, Iк = - вторая точка. Соединяем их.

Нагрузочная характеристика представляет прямую линию на семействе выходных характеристик транзистора, пересекающуюся с осями координат в точках Ек/Rк и Ек. Характеристика включает в себя информацию о типе транзистора, заданных значениях , .

Рисунок 3

Далее строим переходную динамическую характеристику: , соединяя точки пересечения токов базы по вертикали с токами коллектора по горизонтали (второй квадрант графика на рисунке 1).

На рисунке 4 приведена динамическая входная характеристика (пунктирная кривая), которая построена на основе статической (контурная кривая на рисунке 4) по уравнению при заданных токах базы. Значение Rг выбирается от 100 ом до 1 килоома.

Рисунок 4

Строим сквозную динамическую характеристику (см. рисунок 5 в первом квадранте), используя динамическую передаточную характеристику (второй квадрант), входную динамическую характеристику (третий квадрант) путем переноса точек пересечения в первый квадрант.

В результате получаем S-образную сквозную динамическую характеристику (третий квадрант), которая содержит информацию о типе транзистора, о напряжении коллекторного питания Ек, коллекторной нагрузке , о входном сигнале ег и внутреннем сопротивлении источника сигнала Rг.

Рисунок 5

На рисунке 6 приведена сквозная динамическая характеристика, полученная на рисунке 3. Выбираем начальную рабочую точку в классе усиления А. Для этого ограничиваем линейный участок (точки M и N) и находим его середину (точка А). Определяем смещение начальной рабочей точки Есм. Затем определяем значение сигнала на входе. Очевидно, что сигнал на входе не должен выходить за пределы участка MN.

Рисунок 6

Рассчитаем элементы смещения рабочей точки.

Потенциал базы жестко фиксируется делителем R1, R2 (см. рисунок 3). Ток течет от Eк через базовый делитель. Падение напряжения на R2 создает смещение на базу . Чтобы ток делителя не зависел от тока базы покоя должно выполняться условие . Для выполнения этого условия надо уменьшать R1, R2, но при этом растет потребление энергии от Eк, падает кпд и падает входное сопротивление усилителя, а оно итак мало.

Поэтому выбирается; при этом . Ток базы покоя . Ток коллектора покоя Iкп показан на рисунке 7, щ -коэффициент передачи тока базы в цепь коллектора, берется из справочника по транзисторам.

Емкость разделительного конденсатора Ср определяется из условия

где щн - низшая рабочая частота;

СР ==

Рассчитаем коэффициент нелинейных искажений. На практике используется приближенный метод расчета нелинейных искажений - метод Клина (метод пяти ординат). Нелинейные искажения вносятся как входной цепью, так и выходной. Используется сквозная динамическая характеристика (см. рисунок 7).

Рассчитаем коэффициент нелинейных искажений. На практике используется приближенный метод расчета нелинейных искажений - метод Клина (метод пяти ординат). Нелинейные искажения вносятся как входной цепью, так и выходной. Используется сквозная динамическая характеристика (см. рисунок 7).

Рисунок 7

Далее определяется коэффициент нелинейных искажений н по формулам:

a=16*, b=15*, c=14*

- коэффициент искажений по 2-ой гармонике;

- коэффициент искажений по 3-ей гармонике;

,

Задание 2

Дана схема дифференциального усилителя (ДУ) на биполярных транзисторах VT с генератором стабильного тока (ГСТ), несимметричным входом (см. рисунок 6). Э.д.с. входного сигнала Eг, сопротивление Rг (см. таблицу 7). Требуемый коэффициент усиления KUд, входное сопротивление Rвх (см. таблицу 8). Выбрать значения напряжения источников питания Eк1 и Eэ2, рассчитать элементы схемы и величину коэффициента ослабления синфазного сигнала Kос.сф.

Рисунок 8

Таблица 3

Последняя цифра номера зачетной книжки

№ вар.

7

Тип VT

КТ358А

Ег, мВ

12

Rг, кОм

1

Таблица 4

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

№ вар.

9

Кu

16

Rвх, кОм

7

Расчет дифференциального усилителя

Заданы транзисторы КТ358А, обеспечивающие малую величину дрейфа ДУ и имеющие малый тепловой ток и достаточно высокий коэффициент щ. Допустимое напряжение Uкэ.max 10В. Следовательно, Ек1к2 7,5 В. Амплитуда выходного напряжения UвыхUдЕг=16 ·12=192 мB может быть обеспечена при Ек1к2=6,3B. Меньшие значения Ек затрудняют построение ГСТ.

При использовании двух источников питания +Ек1 и -Еэ2 в схеме ДУ по рисунку 6 потенциал эмиттеров транзисторов VТ1, VТ2 в режиме покоя можно принять равным нулю. Это связано с тем, что падение напряжения в цепях баз транзисторов VТ1, VТ2 от тока покоя Uб01Rг очень мало при малых входных токах и, следовательно, база транзистора может считаться заземленной по постоянному току. Тогда потенциал эмиттера отличается от потенциала земли на величину Uбэ01 = Uбэ02= 0,5ч0,7 В для кремниевых транзисторов. Поэтому в первом приближении можно считать, что напряжение нижнего источника (-Еэ2) приложено к ГСТ, а верхнего (+Ек1) - к транзисторам VТ1, VТ2 и резисторам Rк.

Выбираем для транзисторов VT1 и VT2 начальную рабочую точку с Uкэ0 = 3В, Iк0=1мА, Uбэ0 =0,45 В. Тогда номинал резистора Rк составляет

Rк=.

В выбранном режиме h11э=2кОм, в=35,тогда

.

Для увеличения Rвх и выравнивания токов транзисторов VT1 и VТ2 введем резисторы Rэ, вносящие местную отрицательную обратную связь (ООС) по току транзисторов. Обычно Rэ выбирают порядка десятков или сотен ом.

Полагаем Rэ =40 Ом, тогда

Rвх.д =6[()]=6[2*]=16.32 кОм

Для уменьшения токовой составляющей погрешности ДУ в базовую цепь транзистора VT2 включаем резистор Rб=Rг. Проверим, обеспечивает ли ДУ требуемое значение К. При несимметричном выходе и Rн = 0

К=

что незначительно не хватает к требуемой величине.

Рассчитаем ГСТ, для чего вначале определим потенциал коллектора транзистора VТ3 относительно общей шины

Следовательно, падение напряжения на транзисторе VТ3 и резисторе R3 составит

Еэ2-Uк3=6,3-0,45=5,85 В.

При работе ДУ для нормального функционирования транзистора VT3 в ГСТ необходимо выполнение неравенств

Uкб ?0 и Uкб3 ?Uкэ нас.

Выберем потенциал базы транзистора VТ3 относительно общей шины Uб3 = -4,5 В, что обеспечит Uкб3 > 4В. тогда падение напряжения U на резисторе R4 и диоде VД

U = Eэ2 - Uб3=6,3-4,5=1.8 В.

Падение напряжения на резисторе R3

UR3=U - Uбэ03=1,32-0,5=0,82 В.

Здесь Uбэ03=0,5 В при Iк03=Iк01= Iк02=2мА. Тогда сопротивление резистора R3

R3=UR3/Iк03=0,82/2=0,41 кОм;

Выберем ток делителя R4 ,R5, равным коллекторному току транзистора VТ3, т.е. Iдел =2 мА. Тогда:

R5= (Ек2 -U)/Iдел=4,98/2=2,49 кОм.

Для определения номинала резистора R4 необходимо прежде выбрать диод VД. Целесообразно в качестве диода применить транзистор КТ307Б в диодном включении, что обеспечит хорошую температурную компенсацию изменения Uбэ транзистора VТ3 вследствие одинаковых ТКН диода и транзистора VT3. По входной характеристике транзистора КТ307Б при Iэ=2мА величина Uд = Uбэ0 =0,5В и поэтому

кОм.

Рассчитаем коэффициент усиления синфазного сигнала Кu сф несим при несимметричном выходе ДУ, имея в виду, что вместо резистора Rэ в схеме ДУ с ГСТ следует учитывать сопротивление Rвых3 транзистора VТ3 c введенной отрицательной обратной связью по току через резистор R3.

.

При значениях сопротивлений элементов:

; R3 = 410 Oм;

; rб3 = 100 Ом и

R4||R5=2,49||0,41=0,505 кОм

Rвых3 будет равно

Rвых3=кОм.

Тогда коэффициент усиления синфазного сигнала

КU сф несим=,

и коэффициент ослабления синфазного сигнала

Кос.сф=

Литература

1. Работы учебные. Фирменный стандарт ФС РК 10352-1910-У-е-001-2002. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию. - Алматы: АИЭС, 2002. - 31 с.

2. Головатенко-Абрамова М.П., Лапидес А.М. Задачи по электронике. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 112 с.

3. Расчет электронных схем. Учебное пособие для вузов. /Г.И. Изъюрова и др. - М.: Высшая школа, 1987._335 с.

4. Жолшараева Т.М. Микроэлектроника. Полупроводниковые приборы: Учебное пособие. _ Алматы: АИЭС, 2006. - 79 с.

5. Нефедов А.В. Транзисторы для бытовой, промышленной и спе-циальной аппаратуры: Справочное пособие. - М.: Солон-Пресс, 2006. - 600 с.

6. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник. /Под редакцией Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1982. - 656 с.

7. Перельман Б.Л. Полупроводниковые приборы. Справочник. - М.: «СОЛОН», «МИКРОТЕХ», 1996. - 176 с.

8. Жолшараева Т.М. Схемотехника 1. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 050704 -Вычислительная техника и программное обеспечение. - Алматы: АИЭС, 2008. - 50 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Структурная схема усилителя с заданными каскадами. Амплитудно-частотная характеристика усилителя. Активный фильтр нижних частот. Каскад предварительного усиления на биполярном транзисторе. Сопротивление нагрузки коллекторной цепи, схема мультивибратора.

    задача [92,0 K], добавлен 11.11.2010

  • Применение расчетных формул для определения собственных частот и форм колебаний стержня (одномерное волновое уравнение) и колебаний балки с двумя шарнирными заделками. Использование теоретических значений первых восьми собственных частот колебаний.

    контрольная работа [2,6 M], добавлен 05.07.2014

  • Методика нахождения момента времени при простых гармонических колебаниях точки в пространстве. Определение уравнения колебаний заряда. Построение траектории точки, участвующей в двух взаимно-перпендикулярных движениях. Расчет сопротивления резистора.

    контрольная работа [62,4 K], добавлен 01.07.2009

  • Выбор и обоснование структурной схемы усилителя гармонических сигналов. Необходимое число каскадов при максимально возможном усилении одно-двухтранзисторных схем. Расчет выходного каскада и входного сопротивления транзистора с учетом обратной связи.

    курсовая работа [692,9 K], добавлен 28.12.2014

  • Построение принципиальной схемы эмиттерного повторителя. Расчет сопротивления резистора в цепи эмиттера и смещения повторителя. Определение входного сопротивления транзистора при включении его с общим эмиттером. Сопротивление нагрузки цепи эмиттера.

    презентация [1,9 M], добавлен 04.03.2015

  • Общие характеристики колебаний, их виды, декремент затухания, добротность колебательной системы. Уравнение собственных затухающих колебаний физического и пружинного маятников. Сущность периодического и непериодического механизма затухающих колебаний.

    курсовая работа [190,0 K], добавлен 13.11.2009

  • Определения и классификация колебаний. Способы описания гармонических колебаний. Кинематические и динамические характеристики. Определение параметров гармонических колебаний по начальным условиям сопротивления. Энергия и сложение гармонических колебаний.

    презентация [801,8 K], добавлен 09.02.2017

  • Определение времени нарастания входного импульса и передаточных свойств делителя методом частотных характеристик. Конструктивное исполнение омического делителя напряжения. Расчет переходной характеристики делителя, подключение его к осциллографу.

    курсовая работа [260,4 K], добавлен 04.06.2011

  • Расчет схемы с использованием топологических матриц. Определение сопротивления схемы относительно зажимов заданного резистора. Расчет токов во всех ветвях схемы. Составление баланса мощности. Сумма мощностей потребителей. Расхождение мощности по модулю.

    контрольная работа [180,5 K], добавлен 04.03.2013

  • УПТ прямого усиления и его балансные схемы. Напряжение смещение нуля и его дрейф. Условное обозначение операционного усилителя. Структурная схема ОУ, его основные характеристики и параметры. Подача питающих напряжений на ОУ и амплитудная характеристика.

    лекция [257,5 K], добавлен 15.03.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.