Расчет электронных схем, страница 2

Рис. 9. 4. Асимптотическая ЛАЧХ (а) и ФЧХ (б) усилительного устройства.

Для построения ФЧХ (рис. 9.4, б) определим ее характерные точки:

для и ;

если , то ;

если , то .

Как видно из приведенных вычислений, на частоте изменение фазы в цепи достигает .

9. 4. Расчет усилителя с последовательной ООС.

На основе заданного транзистора рассчитать каскад с последовательной ООС по току нагрузки из условия получения максимальной неискаженной амплитуды выходного напряжения при заданных ; и диапазоне температур .

Рис. 9. 5. Транзисторный каскад с цепью последовательной ООС по току нагрузки

1. Схема транзисторного каскада приведена на рис. 9. 5.

2. По первому закону Кирхгофа запишем уравнение

3. Зададим максимально допустимый ток коллектора из условия

где коэффициент запаса по коллекторному току; максимально коллекторный ток транзистора.

4. Определим соотношение и. Для этого запишем выражение для коэффициента усиления всего каскада

Так как и пологая много больше 1 и много больше находим

или .

5. Определим из выражения

где - напряжение между выводами коллектора и эмиттера транзистора на границе насыщения.

Имея , с учетом найденного соотношения между и получим , тогда .

6. Задаемся коэффициентом нестабильности и находим .

Уточним значение коэффициента усиления каскада и если оно меньше заданного, то увеличим .

7. Минимальное значение коллекторного тока находим из выражения

8. Определим минимальное и максимальное выходное напряжение

9. Найдем параметры режима покоя

;

10. Определим температурные изменения коллекторного тока и напряжение покоя

11. Определим максимально возможную амплитуду выходного напряжения .

12. Определим параметры входного делителя.

;

9.5. Расчет усилителя с заданным режимом покоя.

Используя заданный транзистор, рассчитать каскад по схеме на рис. 9. 6 обеспечивающий получение на выходе максимальной амплитуды выходного напряжения при заданных ; ; ; ; .

Рис. 9. 6. Задание режима покоя в усилительном каскаде на полевом транзисторе с управляющим р-n-переходом

1. Определим диапазон изменения тока стока и ток покоя

3. Определим сопротивление резистора , обеспечивающее получение . Для этого используем линейную аппроксимацию передаточной характеристики транзистора:

;

, откуда

Имея , уточним ток

4. Определим сопротивление резистора .

Для того что бы полевой транзистор находился в насыщенном состоянии, должно выполняться условие

Ранее было выбрано, что , что соответствует . Тогда

Максимальный ток стока равен

Тогда

5. Найдем диапазон изменения выходного напряжения

;

6. Напряжение покоя стока .

7. Коэффициент усиления по напряжению .

8. Определяем и

9.6. Расчет генераторов тока и напряжения.

Пример 1. Определим пределы изменения сопротивления нагрузки и максимальное изменение выходного тока источника тока, выполненного на транзисторе (рис 9.7), для которого заданны

Рис 9. 7 Обобщенная схема генератора тока

1. Требуемый ток базы транзистора и допустимый диапазон изменения напряжения нагрузки определяется выражениями

где - напряжение эмиттерного перехода транзистора.

2.Найдем допустимый диапазон изменения сопротивления нагрузки

;

Тогда изменение выходного тока транзистора в этом диапазоне изменения сопротивления нагрузки будет равно

3. Полное относительное изменение выходного тока транзистора

Пример 2.Определим изменение выходного тока схемы на рис. 9.8 при изменении температуры окружающей среды при заданных:

Рис. 9. 8. Задание режима работы генератора тока с помощью стабилитрона

1. Приведем входную цепь схемы генератора тока на рис. 9.8 к виду основной расчетной схемы на рис. 9.9,

Рис. 9. 9. Обобщенная схема усилительного каскада на биполярном транзисторе n-p-n- типа

;

2. Определим входное сопротивление транзистора

3. Базовый ток транзистора

4. Коллекторный ток транзистора

5. Найдем температурные изменения напряжения и , а также коэффициента передачи транзистора по току .

;

6. Коэффициент нестабильности схемы согласно выражению равен

7. Найдем абсолютное значение температурного изменения тока коллектора транзистора

8. Относительное температурное изменение тока коллектора

Пример 3. Используя транзистор, спроектировать генератор тока по схеме на рис. 9.10 с заданными параметрами

Рис. 9. 10. Схема генератора тока на полевом транзисторе с управляющим p-n-p- переходом

1. Используя передаточную характеристику транзистора при найдем напряжение и определим сопротивление резистора :

2. Для выбранного уточним и . Для этого аппроксимируем передаточную характеристику в точке прямой линией где напряжение, отсекаемой аппроксимируемой прямой на оси абсцисс;

Тогда для тока стока будет справедливо следующее выражение:

3. Допустимый диапазон изменения сопротивления нагрузки.

Пример 4. Определить параметры источника напряжения, выполненного по схеме на рис. 9. 11 при заданных В качестве генератора тока использовать схему на рис. 9.10