Принципиальная схема резисторного каскада предварительного усиления гармонических сигналов на биполярном транзисторе

Министерство

Российской Федерации

по связи и информатизации

(Минсвязи России)

Контрольная работа

по курсу «Основы схемотехники»

Выполнил: Мамаев С.В.

Ускоренная форма обучения

Группа: ЗТ-16

Студ.билет: № 136

Проверил: Травин Г.А.

г.Новосибирск

2002

Задача №1.

Начертить принципиальную схему резисторного каскада предварительного усиления гармонических сигналов на биполярном транзисторе, включенном по схеме  с общим эмиттером, рассчитать параметры элементов схемы, режим работы каскада по постоянному току, коэффициент усиления в области средних частот, входные параметры каскада и амплитуду входного сигнала.

Исходные данные для расчета:

Номер варианта	3
Марка транзистора	КТ315А
Амплитуда сигнала на нагрузке Uн,В	0,4
Верхняя рабочая частота fв, МГц	2,0
Нижняя рабочая частота fн, Гц	100
Неравномерность АЧХ в рабочей полосе частот ∆, %	20
Емкость нагрузки Сн, пФ	100
Сопротивление нагрузки Rн, кОм	12
Внутренне сопротивление источника сигнала Rг, Ом	700
Напряжение источника сигнала Ео, В	15

Параметры транзистора КТ315А:

h 21э min	h 21э mах	r’б , Ом	Uкэ мах,В	Рк мах,мВт	Fт, МГц	Ск, пФ	Структура транзистора
30	120	40	20	150	250	7	n-p-n

Решение:

Расчет каскада предварительного усиления ведется аналитическим методом.

1.  Принципиальная схема резисторного каскада предварительного усиления гармонических сигналов на биполярном транзисторе, включенного по схеме с общим эмиттером имеет следующий вид:

2.  С целью достижения максимального коэффициента усиления рассчитаем:

·  общую нагружающую каскад емкость С_о по формуле:

С_о= С_вых + С_м +С_н  

где С_вых  = С_к = 7 пФ - выходная емкость транзистора;

      С_м  5 пФ - емкость монтажа;

      С_н  =100 пФ - емкость нагрузки.

С_о= С_вых + С_м +С_н  = 7•10 ^–12 +5•10 ^–12+100•10 ^–12 =112 [Пф]

·  относительные коэффициенты усиления на нижней fн и верхней fв рабочих частотах по формуле:

кˆ_в = кˆ_н =1- ∆ % / 100

где ∆ = 20 % - неравномерность АЧХ в рабочей полосе частот;

кˆ_в = кˆ_н =1- ∆ % / 100 = 1- 20/100 = 0,8.

·  эквивалентное сопротивление нагрузки R _{в эк} в области верхних частот по формуле:

R _{в экв} = (1- кˆ_в² )/2•π•f_в•С_о

R _{в эк} = (1- кˆ_в² )/2•π•f_в•С_о= (1- 0,8² )/2•3,14•2•10⁶•112•10^-12= 426,3 [Ом]

·  вычисляем сопротивление коллектора R _к  (сопротивление связи) из формулы:

R _{в экв} = R_к• R_н/ (R_к + R_н) → R_к= R _{в экв}• R_н / (R_н - R _{в экв})

R_к= R _{в экв}• R_н / (R_н - R _{в экв})=426,3•12•10³ / (12•10³ – 426,3) = 442 [Ом].

Из шкалы ГОСТа выбираем ближайший к расчетному номинал R_к = 430 ± 5%[Ом].

3.  Рассчитаем ток покоя транзистора:

I _к= (1,5 … 3) • U_н / R _{в эк} =(1,5 … 3) • 0,4 / 426,3 = 1,4 …2,8 [мА].

Для того чтобы частотные и усилительные свойства транзистора были оптимальными, ток покоя должен быть в пределах 2 … 3 [мА]. Поэтому выбираем ток покоя транзистора I _к=2,5 [мА].

4.  Проведем расчет резистора в цепи эмиттера R_э, который предназначен для эмиттерной стабильности постоянного коллекторного тока:

R_э (Е_о-U_кэ-I_кR_к) / I_к,

где U_кэ3…5 В - напряжение покоя; выбираем для расчета U_кэ=3,925В.

R_э (Е_о-U_кэ-I_кR_к) / I_к = (15-3,925-2,5•10^-3•430) / 2,5•10^-3 = 4•10³= 4 [кОм].

Из шкалы ГОСТа выбираем ближайший к расчетному номинал R_э = 3,9 ± 5%[кОм].

5.  Определим ток базы:                   I_б= I_к /h _{21э  ,}

где h _21э=  h _21эмах• h _21эмin=30•120 = 60 – расчетный статический коэффициент передачи тока.

I_б= I_к /h _21э=2,5•10^-3 / 60 = 0,042•10^-3 = 42 [мкА ];