Однокаскадный усилитель на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером. Фиксированный ток базы, мостовой выпрямитель, страница 3

Оценим требуемый ток

где  dIн = Imax;

По справочнику [6] подберем стабилитрон, подходящий по требуемым параметрам. Здесь подойдет стабилитрон Д814Д имеющий следующие электрические параметры:

U_ст = 11,5 …14 В; I_{ст min} = 3 мА; I_{ст max} = 39 мА; r_ст =18 Ом (при I_ст = 5 мА)

Определим величину балластного сопротивления Rб

 где Ku = Kн + Kп = 0.1 + 0.1 = 0.2

Выберем Rб = 1.5 кОм и определяем Uв:

Выбираем Uв = 58В и определяем пределы изменения Uв:

   Uвмин = (1-Ku)Uв = 0.8 × 58 = 46.4 В

   Uвмакс = (1+Ku)Uв = 1.2 × 58 = 69.6 В

Проверяем режим стабилизации

Определим параметры стабилизатора:

Коэффициент стабилизации

Выходное сопротивление Rвых = R½½r_ст = 17.8 Ом

Рассчитаем мощностные параметры стабилизатора при номинальной нагрузке:

Рн = Uст ×Imax = 13 × 19.27×10^-3 = 251 мВт

Iст = (Uв-Uст)/R – Imax = (58-13)/1.5 – 19.27 = 10.73 мА

Pст = Uст × Iст = 13 × 10.73 = 139.5 мВт

Рстмакс = Uст × Iстмакс = 13 × 37.73 = 490 мВт

Входной ток     Iв = (Uв – Uст) /R = (58 - 13)/1.5 = 30 мА

                или     Iв = Iст + Imax = 10.73 + 19.27 = 30 мА

Потребляемая мощность   Рв = Uв × Iв = 58 × 30 = 1740 мВт

КПД = Рн / Рв = 251 / 1740 = 0.144

Мощность на балластном резисторе

Рг = (Uв - Uст) × Iв = (58 - 13) ×30 = 1350 мВт

Баланс мощностей

Рв = Рн + Рст + Рг = 251 + 139 + 1350 = 1740 (верно)

Для выбора Rб по мощности рассчитаем максимальную мощность на нем

Ргмакс =(Uвмакс - Uст)² /R = (69.6 - 13)² / 1500 = 2.1 Вт

8  Рассчитать выпрямитель и фильтр, задаваясь К_Н = К_П =0.1.

Мостовая схема предполагает использование четырех диодов, что является её основным недостатком, поэтому зачастую применяют диодные мосты в сборке. Они имеют малые габариты, а также диоды в сборке имеют незначительные разбросы по параметрам. Наиболее распространенными являются  мосты серии КЦ405А-И. В нашем случае подойдет любой мост из этой серии, т.к. они имеют

Uобр.макс = 600 В > U_вмакс = 69.6 В

Iмакс. пр. = 600мА > Iпр.ср = Iнм / p = 30×10^-3 / 3.14 = 9.55 мА  

Фильтр – представляет собой простейший элемент электронной техники – конденсатор достаточно большой ёмкости для получения требуемого коэффициента пульсаций.

где t_P – время разряда конденсатора, Rн » Rб =1.5 кОм

Частота сети равна 50Гц и после выпрямления мостом частота пульсаций увеличивается вдвое f = 100Гц , тогда период Т=1/f = 10mc.

Разбиваем период на время заряда и время разряда конденсатора

t_раз = 7mc;    t_зар = 3mc.

Тогда 

Конденсатор подберём из ряда типономиналов по справочнику [2]

Сф = 24 мкФ.

9  Построим временные диаграммы сигналов при частоте 1кГц:

 а) Е_Г(t), U_ВХ (t), U_Б(t), U_Э(t);      б) I_Б(t), I_Г(t);        в) I_К(t), I_Н(t), I_ПИТ(t);

 в) U_Б(t), U_Э(t), U_К (t), U_Н(t), Е_К;          д) U₂(t), U_В(t), U_СТ (t)=Е_К(t).

10. Рассчитать энергетические параметры усилителя и стабилизатора.

Рассчитаем мощности:

   нагрузки Р_Н =Uн² / Rн = 9 / 420 = 21.4 мВт

   источника питания Р_O = Е_K × I_OK =13 × 14×10^-3 =182 мВт

   выпрямителя Р_В=U_В × I_В = 58 × 30×10^-3 = 1740 мВт

Определим КПД:

   h_ус = Р_н / Р_о = 21.4 / 182 = 0.118,

   h_пит = Р_О / Р_В = 182 / 1740 = 0.105,

КПД устройства h=Р_н / Р_В = h_ус · h_пит = 0.118 × 0.105 = 0.012

11. Начертить схему электрическую принципиальную устройства.

Литература

1 Галкин В.И. и др. Полупроводниковые приборы: Транзисторы широкого применения: Справочник. –Мн.: Беларусь, 1995.–383 с.: ил.

2 Акимов Н.Н., Ващуков Е.П., Прохоренко В.А., Ходоренок Ю.П. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ./ - Минск: Беларусь, 1994. - 591 с.: ил

3  Булычев А.Л. Прохоренко В.А. Электронные приборы: Учеб. Пособие для вузов по спец. «Радиотехника».– Мн.: Выш. шк., 1987.– 316 с.: ил.

4  Методические указания к лабораторным занятиям по теме "Транзисторы." Часть 2. курса "Полупроводниковые приборы" для студентов специальности 20.05.- Гомель. ГПИ. 1989. (N1233)

5  Методические указания к лабораторным занятиям по теме "Исследование полупроводниковых стабилитронов" курса "Полупроводниковые приборы" для студентов специальности 20.05.- Гомель. ГПИ. 1995. (N1973)

6  Гитцевич А.Б. Зайцев А.А. и др. Под ред. А.В. Голомедова Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник.– М.: Радио и связь, 1988.– 528с.; ил.

Приложение А

КТ312Б

Кремниевые эпитаксиально-планарные универсаль­ные транзисторы п-р-п. Предназначены для работы в переклю­чателях, генераторах, радиовещательных приемниках и приемно-усилительной аппаратуре широкого применения.

Выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими вы­водами.

Эксплуатируются при Q_окрот —40 до +85 °С. Масса не более 1 г.

Электрические параметры и предельные значения допустимых режимов работы

Обозначение	Режим измерения	КТ312Б
h21э	Uкб = 2 В; Iэ =20 мА;
	Θокр = 20 °С	25...100
	Θокр = 85°С	25...200
│h21э│	Uкб= 10 В; Iэ=5 мА;f = 20 МГц	≥6
Iкбо. мкА	UКБ=(UКБ.max,–5) В;
	Θокр ≤ 20 °С	≤10
	Θокр =85°С	≤30
Iэбо. мкА	UЭБ=4 В	≤10
UКЭ.нас. В	Iк =20 мА; Iв = 2 мА	≤0,8
UБЭ „ас. В	Iк =20 мА; Iб =2 мА	≤1,1
Uкэо.гр. В	Iэ=7,5 мА	>35
Сб, пФ	Uкб= 10 В; f=2 МГц	≤5
Сэ, пФ	Uэб= 1 В; f=2 МГц	≤20
UКБ.таи. В	Θокр ≤85°С	35
UКЭК.якц. В	Rэб = 100 Ом	35
UЭБ.max. В	Θокр ≤85°С	4
Ik.max мА	Θокр ≤85°С	30
Ik..max. мА	Θокр ≤85°С	60
Рk.mах, мВт	Θокр ≤20°с	225'
Рк.н.max, мВт	iн≤1 мкс	450
Q nep.max °C	–	150
R пер-окр °С/мВт	—	0,4

При температуре от 20 до 85 °С допустимая мощность (мВт) определяется по формуле Рк.тах =75+2.5 (85 - вок,).