6.
Удовлетворительная стабилизация тока покоя достигается, если ток
делителя выбирается из соотношения: Iд
5 Iб=5•42•10-6=210•10-6=210
[мкА ];
Тогда резисторы в цепи базового делителя Rб1 и Rб2 определяются следующим образом: Rб2=( Iк Rэ+Uбэ) / Iд и Rб1=Eо/ Iд - Rб2,
где Uбэ0,6В – падение
напряжения на переходе база-эмиттер(для кремниевых транзисторов)
Rб2=( Iк Rэ+Uбэ) / Iд = (2,5•10-3•3,9•103+0,6) / 210•10-6= 49,3•103= 49,3[кОм ];
Из шкалы ГОСТа выбираем ближайший к расчетному номинал Rб2=51 ± 5%[кОм].
Rб1=Eо/ Iд - Rб2 = (15 / 210•10-6) - 51•103 =20,4•103=20,4[кОм ];
Из шкалы ГОСТа выбираем ближайший к расчетному номинал Rб1=20 ± 5%[кОм].
7. Входное сопротивление транзистора находим по следующей формуле:
R вх v= r’б+(0,026/ Iк) •(1+ h 21э),
где r’б – сопротивление базы источника;
R вх v= r’б+(0,026/ Iк) •(1+ h 21э)= 40+(0,026/ 2,5•10-3) •(1+ 60) = 674,4 [Ом ];
8. Крутизна характеристики тока эмиттера может быть определена следующим образом:
Sэ = (1+ h 21э)/( R вх v+R г эк),
где R г эк = (1/Rг +1/ Rб1+1/ Rб2) – эквивалентное сопротивление генератора сигнала.
R г эк = (1/Rг +1/ Rб1+1/ Rб2)=(1/700 + 1/20•103 +1/51•103) =1,5•10-3=1,5 [мОм ];
Sэ = (1+ h 21э)/( R вх v+R г эк)= (1+ 60) / (674,4+1,5•10-3)=0,09
9. Рассчитаем емкости блокировочного и разделительного конденсаторов:
Сэ – предназначен для устранения ООС по переменному току за счет Rэ.
Сэ= (1/ 2•π•fн •Rэ ) •
((1+SэRэ )2 –1/кˆ2нэ) /
(1/кˆ2нэ – 1);
Ср2= 1/ (2•π•fн•( Rк+ Rн ) •1/ кˆ2нр-1);
Величина допустимых искажений в области нижних частот распределяется с
учетом разрешенной к применению элементной базы и других соображений между
переходной цепью кˆнр и цепью SэRэ - кˆнэ. Ограничения ориентировочно
принимаем: кˆнр= кˆнэ=
кˆн
=0,8 = 0,89.
Сэ=
(1/ 2•π•fн •Rэ ) •((1+SэRэ )2 –1/кˆ2нэ) / (1/кˆ2нэ – 1) = (1/
2•3,14•100 •3,9•103 ) •((1+0,09•3,9•103 )2 –1/0,8) / (1/0,8 – 1) =
288•10-6= 288 [мкФ];
Ср2= 1/ (2•π•fн•( Rк+ Rн ) •1/ кˆ2нр-1)= 1/
(2•3,14•100•( 430+12•103 ) •1/ 0,8-1
) = =256•10-9= 256 [нФ];
Из шкалы ГОСТа выбираем ближайший к расчетному номинал Ср2 =270 ± 5%[нФ].
Из шкалы ГОСТа выбираем ближайший к расчетному номинал Сэ =300 ± 5%[мкФ].
10. Коэффициент усиления напряжения определяется следующим образом:
к = h 21э / R вх v• R в экв = 60/ 674,4•426,3 = 37,92;
11. Для обеспечения возможности расчета предыдущего каскада определяем входное сопротивление R’н и входную емкость С’н рассчитываемого каскада:
R’н=(1/ Rб1 + 1/ Rб2+ 1/ Rвх v) –1;
С’н= (0,16 / fт• rэ) + Ск(1+к);
где Rб1, Rб2 – резисторы в цепи базового делителя;
Rвх v – входное сопротивление транзистора;
Ск – емкость коллекторного перехода;
fт – граничная частота транзистора;
к – коэффициент усиления каскада;
rэ = 0,026 / I к = 0,026 / 2,5•10-3 = 10,4 [Ом]– сопротивление эмиттера;
I к – ток покоя.
R’н= (1/ Rб1 + 1/ Rб2+ 1/ Rвх v) –1 = (1/ 20•103 + 1/ 51•103 + 1/ 674,4) –1=644,16 [Ом]
С’н= (0,16 / fт• rэ) + Ск(1+к) = (0,16 / 250•106 •10,4) + 7•10-12 (1+37,92) = 333,98•10-12= 333,98[пФ]
12. Определим величину разделительного конденсатора Ср1:
Ср1= 1/ (2•π•fн•( Rг+ R’н )
•1/ кˆ2нр-1)= 1/
(2•3,14•100•( 700+644,16 ) •1/ 0,8-1
) = =2,37•10-6= 2,37 [мкФ];
Из шкалы ГОСТа выбираем ближайший к расчетному номинал Ср1 =2,4 ± 5%[мкФ].
13. Вычислим значение амплитуды входного сигнала Uвх рассчитываемого каскада:
Uвх= Uн /к ;
Uвх= Uн /к = 0,4 / 37,92 = 10,5•10-3=10,5 [мВ]
14. Итак, на принципиальной схеме резисторного каскада предварительного усиления покажем рассчитанные параметры элементов схемы:
Задача №2.
Начертить принципиальную схему инвертирующего усилителя на операционном усилителе без указания цепей подачи питания, коррекции АЧХ и элементов балансировки. Рассчитать параметры элементов принципиальной схемы кроме разделительного конденсатора, определить максимально допустимую амплитуду входного сигнала и частоту полюса АЧХ спроектированного усилителя, глубину обратной связи F.
Исходные данные для расчета (параметры микросхем широкого применения серий К 140, К 544, К 553 и др.):
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.