Расчет усилительного каскада. Темиржанов РГР2 (1) (1) (1). Расчет транзисторного усилительного каскада

• Название: Расчет транзисторного усилительного каскада
• Анкор: Расчет усилительного каскада
• Дата: 05.06.2020
• Размер: 1.19 Mb.
• Имя файла: Темиржанов РГР2 (1) (1) (1).docx
• Тип: Документы; #128301

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)

Расчетно-графическая работа №2


РАСЧЕТ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА
Вариант 91

Выполнил:

Студент группы 18 «П»

Темиржанов Н.С Руководитель –

Доцент кафедры «ЭМ и ОЭ»

Серкова Л.Е.

Омск 2020

1. 
   Задание
   

Цель работы: провести графоаналитическое исследование режима работы транзистора в классе усиления А и определить основные параметры транзисторного усилительного каскада в схеме с общим эмиттером при одном источнике питания с автоматическим смещением эмиттерной стабилизацией рабочего режима.

В процессе выполнения задания необходимо:

положение рабочей точки покоя и соответствующие ей значения токов и напряжений ;

значения сопротивлений резисторов и емкости ;

параметры усилительного транзисторного каскада: входные R_касквх и выходное R_{касквых} сопротивления, коэффициенты усиления по току K_I, напряжению K_Uи мощности K_P, полезную входную мощность и мощность, затраченную источником, КПД усилительного каскада.

2. 
   Исходные данные
   

Рисунок 1 – Схема транзисторного усилительного каскада
Назначение элементов приведенной схемы следующее. Делитель напряжения на резисторах R₁ и R₂ определяет значение тока базы I_б0, обеспечивающего положение рабочей точки покоя Р_т в режиме класса А. Для уменьшения влияния температуры на режим работы транзи­стора в цепь эмиттера включен резистор R_э, который осуществляет последова­тельную отрица­тельную обратную связь по постоянной составляю­щей. Конденсатор C_э исключает влияние отрицательной обратной связи по пере­менной составляющей (т. е. для полезного сигнала). Разделительный конденсатор C₁ устраняет влияние внутреннего сопротивле­ния источника входного сигнала U_вх на режим работы транзистора по постоян­ному току. Конденсатор C₂ обеспечивает выделение из коллекторного напряже­ния переменной составляющей U_вых, которая может пода­ваться на нагру­зочный резистор R_н.

Таблица 1 – Исходные данные для выполнения расчета

Вариант	Тип транзи-стора	h - параметры					Предельные значения параметров транзистора				Ек,В
		h11б, Ом	h12б	h21б	h22б, См	Uкэдоп, В		Ikдоп, мА	Рдоп, мВт
91	КТ340В	30	2 10-3	-0,96	1 10-6	15		50	200	14

3. 
   Выполнение расчета
   

Запишем параметры заданного транзистора и изобразим схему усилитель­ного каскада.

Начертим входную характеристику I_б= f (U_бэ) и семей­ство выход­ных вольтамперных характеристик I_к= f (U_кэ) при I_б= const, на которых по несколь­ким точкам построим кривую допустимой мощности P_к = I_кU_к= P_доп, рассеи­ваемой транзистором. Ниже этой кривой из точки U_кэ = E_к, выбрав наиболее подходящий угол наклона, проведем нагрузоч­ную линию U_кэ = E_к – I_к(R_к+R_э), на которой выберем и отметим положе­ние рабочей точки покоя Р_т в режиме класса А и допустимые при этом пределы изменения ампли­туды базового тока ±I_mб, соответствующие макси­мальному значению входного сигнала. Положение рабочей точки на вход­ной характеристике должно соответство­вать значению тока I_б0, при кото­ром выбрана рабочая точка на пересече­нии линии нагрузки и выходной характе­ристики.

На графиках выходных и входной характеристик изобразим кривые i_к = I_к0 + I_m кsin(t), u_кэ =U_кэ0 + U_m кэsin(t), i_б = I_б0 + I_m бsin(t) рисунок(2,3)

По графикам определим значения: I_б0; ±I_m б = ±0,5 (I_б max– I_б min); I_к0; ±I_m к= ±0,5 (I_к max–I_к min); I_э0= I_б0+I_к0; U_бэ0; ±U_m бэ= ±U_m вх; U_кэ0; ±U_m кэ= ±U_m вых= =±0,5(U_кэ max–U_кэ min).

Полученные значения занесем в таблицу 2.




Рисунок 2 Выходная характеристика



Рисунок 3 Входная характеристика

Таблица 2 – параметры рабочего режима транзисторного усилительного каскада

Характеристики каскада
Входные					Выходные
	1,0·		0,32			24·		7
	2,0·		0,4			37,5·		11
	0,4·		0,26			13·		2,5
,A	0,8·		0,07	,A		12,25·		4,25

3.1 Расчет вторичных параметров транзистора

Определяем ток эмиттера:

;

.

Значения h_э – параметров для схемы с общим эмиттером определяем, используя значения для схемы с общей базой, приведенные в таблице 2.1:
;

.

;

.

;

.

;

.
Входное сопротивление транзистора:

.
Коэффициент передачи тока:



Таблица 3 – Значение вторичных параметров транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Ом			, См	, Ом
	1,2	24	2,5·

2. 
   Расчет элементов схемы усилительного каскада
   

Сопротивление резистора температурной стабилизации:

;

.

Сила тока делителя напряжения:

;

.

Сопротивление делителя напряжения (уточняем по ряду номинальных значений):

;

.

;

.

Сопротивление цепи коллектора (уточняем по ряду номинальных значений):

;

.

Эквивалентное сопротивление базовой цепи для переменной составляющей входного тока:

;

.

Значение емкости конденсатора в цепи эмиттера (уточняем по ряду номинальных значений):

;

.

Входное сопротивление усилительного каскада:

;

.

Разделительная емкость на входе и выходе усилительного каскада (уточняем по ряду номинальных значений):

;

.

Таблица 4 – Параметры элементов схемы усилительного каскада

Тип транзистора	, мкФ	, Ом	, Ом	, Ом	, мкФ	, Ом	, мкФ
КТ340В	30	1100	2400	150	68	160	30

3.3 Расчет параметров усилительного каскада

Выходное сопротивление усилительного каскада:

;

.

Коэффициенты усиления каскада без дополнительной внешней нагрузки, а так же без учета внутреннего сопротивления источника входного сигнала:

по току –

;



по напряжению –

;

.

по мощности –

;

.

Полезная выходная мощность каскада:

;

.

Полная мощность, расходуемая источником питания:

;



Электрический КПД усилительного каскада:

;

.

Коэффициент нестабильности каскада по коллекторному току:

;

.

Таблица 5 – Параметры усилительного каскада

Ом	Ом				, Вт	, Вт	, %

4 Вывод

В данной расчетно-графической работе поставленные задачи были выполнены:

было проведено графоаналитическое исследование режима работы транзистора в классе усиления А и определены основные параметры транзисторного усилительного каскада в схеме с общим эмиттером при одном источнике питания с автоматическим смещением эмиттерной стабилизацией рабочего режима.

Были определены следующие параметры:

положение рабочей точки покоя и соответствующие ей значения токов и напряжений ;

значения сопротивлений резисторов и емкости ;

параметры усилительного транзисторного каскада: входные R_касквх и выходное R_{касквых} сопротивления, коэффициенты усиления по току K_I, напряжению K_U и мощности K_P, полезную входную мощность и мощность, затраченную источником.

В ходе выполнения задания определены параметры всех элементов схемы транзисторного усилительного каскада в режиме усиления класса А. При низком КПД (около 14 %) транзисторного усилительного каскада – минимальные нелинейные искажения и достаточные коэффициенты усиления.