Расчет схемы резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером. Расчет схемы усилителя: определение сопротивления резистора защиты, амплитудная характеристика, входное и выходное сопротивление.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство связи и информатизации РФ

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Хабаровский филиал

Курсовой проект

по Аналоговой схемотехнике

Студента 3 курса СС и СК

Максимова Ю. В.

011С-289

г. Хабаровск 2011

Оглавление

схема резисторный каскад усилитель транзистор

1. Задание

2. Задача № 1

3. Задача № 2

4. Список литературы

Задание курсового проектирования. Вариант № 89

Задача № 1

Начертить принципиальную схему резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером, с использованием параллельной высокочастотной коррекции, рассчитать параметры элементов схемы, коэффициент усиления в области средних частот, входные параметры каскада и амплитуду входного сигнала. Должна быть применена эмиттерная стабилизация тока покоя. Исходные данные для расчета:

Марка транзистора	КТ357Б
Амплитуда сигнала на нагрузке,	1,5
Относительный коэффициент усиления на верхней рабочей частоте, , раз	1,2
Относительный коэффициент усиления на нижней рабочей частоте, , раз	0,85
Емкость нагрузки , пФ	35
Сопротивление нагрузки, , кОм	150
Верхняя рабочая частота, , МГц	2,5
Нижняя рабочая частота, , Гц	60
Внутреннее сопротивление источника сигнала, , Ом	200

Задача №2

Начертить принципиальную схему инвертирующего усилителя на операционном усилителе без указания цепей подачи питания, коррекции АЧХ и элементов балансировки. Рассчитать параметры элементов принципиальной схемы, кроме разделительного конденсатора, определить максимально допустимую амплитуду входного сигнала и частоту полюса АЧХ спроектированного усилителя, глубину обратной связи. Исходные данные для расчета:

Коэффициент усиления ОУ, , раз	2*104
Максимальный выходной ток, , А	3*10-3
Максимальная амплитуда выходного сигнала, , В	8
Частота единичного усиления, , МГц	10
Выходное сопротивление, , Ом	200
Расчетный сквозной коэффициент усиления, , раз	600
Сопротивление источника сигнала, , Ом	100

Задача № 1

1. Приведем принципиальную схему усилительного каскада:

Рис 1. - Принципиальная схема каскада

2. Рассчитаем общую нагружающую каскад емкость :

пФ

3. По семейству нормированных частотных характеристик (Рис.2) определяем эквивалентное сопротивление каскада в области верхних частот .

Рис. 2

Для этого на оси ординат отмечаем заданную величину . В нашем случае она составляет 1,2. Затем проводим прямую, параллельную оси абсцисс. Далее строим нормированную АЧХ, к которой проведенная прямая была бы касательной (пунктир). Из точки касания опускаем перпендикуляр на ось абсцисс для нахождения . В нашем случае=0.9.

Далее необходимо найти коэффициент коррекции . Так как построенная нами АЧХ проходит между соседними для =0,6 и =0,8, то с достаточной степенью точности можно принять =0,7. Физический смысл коэффициента коррекции - квадрат добротности контура.

4. Затем рассчитывается величина и сопротивление в цепи коллектора , так как образуется параллельным соединением и :

Ом

Ом

Для выбираем ближайшее номинальное значение: =1.6 КОм.

5. Теперь определяем индуктивность корректирующей катушки :

Гн

6. Далее рассчитаем амплитуду тока в нагрузке и тока покоя транзистора :

А

А

7. Напряжение покоя должно быть в несколько раз больше амплитуды сигнала. По условию . Поэтому удобно принять (при этом напряжении обычно измеряются параметры транзисторов).

8. Расчет элементов схемы эмиттерной стабилизации тока покоя начинается с определения величин токов базы и делителя :

,

где

А

А

Падение напряжения на резисторе :

,

где

Ом

В соответствии с таблицей номиналов Ом

Входное сопротивление транзистора:

где -сопротивление базы (спр. параметр).

Ом

Потенциал базы :

,

где В - напряжение база-эмиттер для маломощных кремниевых транзисторов при токе покоя измеряемого единицами миллиампер. Расчетная величина тока покоя устанавливается при настройке путем подбора сопротивлений резисторов базового делителя.

В

Напряжение источника питания:

В

Сопротивление резисторов делителя:

Ом

Ом

В соответствии с таблицей номиналов:

кОм

кОм

9. Коэффициент усиления каскада:

10. Входное сопротивление и выходная емкость каскада:

где: - граничная частота транзистора

-сопротивление эмиттера,

А

- емкость коллектора

Ом

ФпФ

11. Амплитуда входного сигнала :

ВмВ

12. Величина допустимых искажений в области нижних частот распределяется с учетом разрешенной к применению элементной базы и других соображений между переходной цепью и цепью . В данном случае ограничений нет и можно принять

Тогда

Ф

В соответствии с таблицей номиналов: ФнФ

где:

Ом

- эквивалентное сопротивление генератора сигнала

- крутизна характеристики тока эмиттера

Тогда:

Ф

Результирующее значение выбираем по таблице:

Ф=мкФ

Задача № 2

1. Нарисуем принципиальную схему усилителя (Рис. 3).

Цепи коррекции и балансировки индивидуальны для каждого усилителя, и поэтому на рисунке не показаны.

Рис. 3

2. Расчет начинается с определения сопротивления резистора защиты :

Ом

принимаем ГОСТ R4=3кОм

где:- максимальная амплитуда выходного сигнала

- максимальный постоянный выходной ток

Справедливость приведенного выражения можно пояснить с помощью амплитудной характеристики ОУ, приведенной на Рис. 4:

Рис. 4 - Амплитудная характеристика ОУ

Буквами и отмечено напряжение источников питания, а буквами и - максимальная амплитуда выходного сигнала. На Рис. 4 , но это условие на практике не всегда выполняется. Полный раствор входной характеристики , как правило, измеряется долями милливольта. Поэтому в схемах обработки аналоговых сигналов с помощью ООС его приходится искусственно расширять. С помощью предотвращают перегрузку ОУ. Следует отметить, что значительная часть ОУ снабжена внутренней защитой и тогда не ставится.

3. Далее надо рассчитать сопротивление резистора . При этом следует учитывать два обстоятельства. Во-первых, сопротивление не должно шунтировать нагрузку, а, во-вторых, сопротивление желательно выбирать возможно меньшей величины, чтобы обеспечить минимальные фазовые искажения в цепи ОС.

Часто выбирают .

Ом=кОм.