Определить координаты точки покоя 0 [Uок; Iок], напряжение питания Ек. Построить статическую и динамическую линии нагрузки. Определить требования к транзистору по предельным параметрам и ВАХ. Выбрать транзистор.
Uкm = Uнm = 10.7(В)
Рассчитываем токи:
Амплитуда тока нагрузки: Iнm = Uкm/Rн = 10.7/2870 = 3.72мА (мА)!Неопределенная закладка, UКM.
Амплитуда тока резистора: Irm = Uкm/Rк = 10.7/2150 = 4.97 (мА).
Амплитуда тока коллектора Iкm=Iнm+ Irm=3.72+4.97=8.69 (мА).
Проверка для исключения дебютной ошибки:
Определяем эквивалентное сопротивление в цепи коллектора для переменной составляющей Iк Rкн=Rк | | Rн = (RкRн)/(Rк+Rн) и амплитуду тока коллектора Iкm=Uкm/Rкн
Сопротивление на переменном токе:
Rкн= (RкRн)/(Rк+Rн)=1229
(Ом).
Амплитуда тока коллектора: Iкm= Uкm/Rкн =10.7/1229=8.7 (мА).
Ток покоя выбирают из условия Iок>IKM или Iок=IKM+DI, где DI=1¸3 мA -минимальный ток коллектора.
Ток покоя коллектора: I0K=Iкm+DI=8.7 +(1¸3)= 9.7¸11.7 (mA).
Выбираем I0K=11 (mA).
Напряжение покоя для исключения режима насыщения определяем из условия Uокэ>Uкm или Uокэ=Uкm+DU, где DU=2¸3 В -минимальное напряжение.
Напряжение покоя коллектор-эмиттер:
Uокэ=Ukm+DU= 10.7+(2¸3)=12.7¸13.7(В).
Выбираем Uокэ=13 (В).
В схеме RЭ=(0.05¸0.15) Rk=2150(0.05¸0.15)=107.5¸322.5(ом)
Выбираем RЭ =250(ом).
Определяем напряжение питания:
Ек = Uокэ + Iок Rк+ Iоэ Rэ≈
≈Uокэ + Iок (Rк+Rэ)=
Мощность рассеиваемая на резисторах:
Статическая линия нагрузки (СЛН) проходит через точки с координатами:
[Uкэ=Ек;Iк=0], [Uокэ; Iок] и [Uкэ=0;Iк=Ек/(Rк+Rэ)],
Iк=Ек/(Rк+Rэ)=39.4/(2150+250)=0,0164 (А).
Напряжение Uа=Uокэ+IокRкн=13+11·10-3·1229=26.519 (В).
Динамическая линия нагрузки (ДЛН) проходит через точки с координатами:
[Uкэ=Uа; Iк=0],[Uокэ; Iок] и [Uкэ=0; Iк=Uа/Rкн].
IK=UA/RKH=26.519/1229=21.5(мА),
UКЭ=UA=26.519 (B),
RKH=1229 (Ом);
После построения линий нагрузки (рис.2) определяем предельные параметры транзистора:
Транзистор необходимо выбирать с запасом по предельным параметрам, но без значительного их превышения. Выбираем транзистор КТ3102А.
Предельно допустимые эксплуатационные параметры транзистора КТ3102А:
|
Параметры |
КТ3102А |
|
UКБ.max, В |
|
|
UКЭ.max, В |
|
|
UБЭ.max, В |
≤ |
|
IК.max, мА |
|
|
PК.max, мВт |
|
2. Определить координаты точки покоя 0 [Uобэ; Iоб] на входных ВАХ, рассчитать элементы, обеспечивающие режим покоя.
Для расчета элементов, обеспечивающих режим покоя, необходимо определить координаты точки покоя 0 на входной ВАХ [Iоб; Uобэ]. Ток Iоб определяем по пересечению ДЛН с соответствующей кривой семейства выходных характеристик (рис. 3). Если т. 0 не попадает на одну из кривых семейства выходных характеристик, то ток базы определяем приближенно по ближайшим кривым семейства.
Аналогично определяем минимальный и максимальный токи базы Iбмин и Iбмакс, соответствующие токам Iок-Iкm и Iок+Iкm, отмечаем положения токов на входной характеристике и находим соответствующие значения напряжений Uобэ, Uбэмакс и Uбэмин (рис. 4).
Iдел=(5¸10) I0Б =0.5(мА)
RБ2=U0Б/ Iдел=3.31/
=6620=6.62(кОм)
RБ1=(EК-U0Б)/
(Iдел+
I0Б
)=36.09/
=65027(Ом)=65(кОм)
UБЭmax = 0.605 (В)
UБЭmin = 0.43 (В)
U0БЭ = 3.31 (В)
IБМАХ = 0.12 (мА)
I0Б = 0.055 (мА)
IБМИН = 8.75 (мкА)
Рис. 3 – Входная ВАХ транзистора.
3. Графоаналитическим методом рассчитать параметры усилителя: RВХ, КU, Ке, Кi, КР.
Для определения параметров усилителя на входной характеристике находим значения переменных входных сигналов (рис. 4)
Iбm = 0.5(Iбмакс - Iбмин) = 0.5(0.12- 0.00875) 
= 0.055 (мА),
Uбm = 0.5(Uбэмакс - Uбэмин) = 0.5(0.605-0.43) = 0.0875 (В)
и рассчитываем параметры.
входное сопротивление транзистора:
Rвхт = Uбm/Iбm = 87.5/0.055 =1590 (Ом), входное сопротивление усилителя:
Rб = Rб1 ∙Rб2 /(Rб1 +Rб2 )=65027∙6620/(65027+6620)=6008.3(Ом)
Rвх= Rвхт êêRб,
Rвх= Rвхт êêRб =(1590∙6008.3)/(1590+6008.3) = 1257.28 (Ом), коэффициент усиления по напряжению:
Ku = Uкm/Uбm = 10.7/0.0875 = 122.2, входной ток:
Iвхm= Iбm+ Uбm/RБ = 0.055∙10-3+0.0875/6008.3 = 0.0695∙10-3 (А),
или 339700
Iвхm = Uбm/Rвх = 0.0875/1257.28 = 0.0695 (мА), необходимое напряжение генератора:
Егm= Uбm+ Iвхm·RГ = 0.0875+0.0695∙260∙0.001 = 105,6(мв), сквозной коэффициент усиления по напряжению:
Kе = Uкm/ Егm = 10.7/0.1056 = 101.32 < Ku = 122.2, коэффициент усиления транзистора по току:
Kiт = Iкm/Iбm = 8.69∙10-3/0.055∙10-3 = 158,
коэффициент усиления усилителя по току:
Ki = Iнm/Iбm = 3.72∙10-3/0.055∙10-3= 67.63 < Kiт,
Ki = Kiт·Rк/(Rк+Rн)=158∙2150/(2150+2870)=67.66
коэффициент усиления транзистора по мощности:
Крт = Кu×Кiт = 122.2∙158 = 19307.6, коэффициент усиления усилителя по мощности:
Кр = Кu×Кi = 122.2∙67.63 = 8264.38,
мощность сигнала на выходе транзистора:
Рвых = 0.5×Uкm×Iкm = 0.5∙10.7∙8.69∙10-3 = 46.49 (мвт), мощность сигнала на нагрузке:
Рн = 0.5×Uнm×Iнm = 0.5∙10.7×3.72∙10-3 = 19.9(мвт), потребляемая мощность:
Ро = Ек×Iок = 39.4×11∙10-3 = 433.4 (мВт), коэффициент полезного действия:
hус = Рн/Ро = 19.9/433.4= 0.045< 0.06.
4. По статическим ВАХ транзистора определить hэ-параметры. Рассчитать физические параметры Т-образной схемы замещения в схемах ОЭ и ОБ. Изобразить схемы замещения.
С помощью справочных ВАХ определяем h11э, h21э и h22э, а параметр h12э определить невозможно, так как справочные входные ВАХ содержат только одну кривую семейств. Приводимая кривая для Uкэ=0 не может быть использована, поскольку соответствует режиму насыщения транзистора.
При Uкэ = +10 (В)
входное сопротивление транзистора при короткозамкнутой выходной цепи.
коэффициент передачи тока при коротком замыкании выходной цепи.
выходная проводимость транзистора при хх. на входе.
Для определения параметра h12э применяем физические параметры, порядок расчета следующий (jТ=25мB):
rЭ = jТ/Iоэ = jТ /(Iок + Iоб) = 25∙10-3/(11∙10-3+0.055∙10-3) = 2.26 (Ом) – сопротивление эмиттерного перехода;
rБ = h11Э - (1 + h21Э)×rЭ = 1500 – (1 +200)∙2.26 = 1045.74(Ом) > 0 - сопротивление области базы ;
h12э = rэ×h22э= rэ/rк*=2.26∙15∙10-8 = 3.39 ∙10-4
Найдем коэффициент передачи по току: h21Э=b=200, 
Рассчитаем физические
параметры Т- образной схемы замещения в схеме с ОЭ 
Рис. 4 Т-образная схема замещения транзистора включённого с ОЭ
5. Определить параметры усилителя Rвх, КU, Кi через hэ-параметры.
Параметры усилителя, определенные через hэ-параметры:
Rвх» h11э = 1500 (ом),
Кu» -h21э×(Rкнêê1/h22э)/h11э = 138.36 =,
Кiт=h21э = 158.
Сравним результаты с п.п.3:
Кiт=158≈200;
Кu=138.36≈122.2.
Оценим правильность расчетов путем сравнением с параметрами, определенными в п.3. Совпадение параметров должно быть с точностью не хуже 20-30%.
Погрешности не превышают допустимые.
6. Рассчитать емкости разделительных конденсаторов.
Разделительные конденсаторы С1 и С2 предотвращают прохождение постоянных составляющих напряжений на вход и выход усилителя и пропускают переменные сигналы. Для пропускания переменных сигналов сопротивления конденсаторов должны быть меньше сопротивлений соответствующих резисторов во всем диапазоне частот усиливаемых гармонических сигналов и рассчитываются на нижней частоте.
Выбираем конденсаторы:
7. Рассчитать параметрический стабилизатор напряжения Ек, определить параметры Rвых, Кст.
Стабилизатор рассчитывается на напряжениеUст=Ек и ток Iпот.
Потребляемый ток
Iмакс=Iок+Uкm/Rк+Iдел +Iоб = 11∙10-3 +10.7/2150+0.0005+0.055∙10-3 =16.455(мА)
Iмин = 0
Uст= 39.4 (В)
КН = 0.1 -коэффициент нестабильности выпрямленного напряжения.
КП = 0.1 -коэффициент пульсации входного напряжения.
Суммарный относительный коэффициент изменения напряжения выпрямителя
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
