Анализ статического и динамического режимов работы каскада с общим эмиттером. Схема каскада с общим эмиттером

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по курсу «Основы схемотехники»

Выполнил:

Группа У28-05

Шифр

Проверил преподаватель:

Владивосток  2006г

Задача №1

Вариант 88

Произвести анализ статического и динамического режимов работы каскада с общим эмиттером (Рис. 1) при исходных данных ( Табл. 1), параметры транзистора КТ312Б приведены в табл.2

Рис.1 Схема каскада с общим эмиттером

Исходные данные

                                                                                                   Таблица 1

Вариант	Параметры элементов схемы
	Е0, В	R1, кОм	R2, кОм	Rк, кОм	Rэ, кОм
8	15	13	2	1.2	1

Дополнительные данные:

-  сопротивление источника сигнала     R_г = 800 Ом ;

-  сопротивление нагрузки каскада       R_н = 8 кОм ;

-  ёмкость нагрузки                                 С_н = 1600 пФ ;

Основные параметры кремниевого n-p-n транзистора высокочастотный малой мощности

                                                                                              Таблица 2

Параметр	КТ312Б
Коэффициент передачи тока базы Н21	25 – 100
Предельная частота усиления Ft, мГц	120
Ёмкость коллекторного перехода Скб, пФ	5
Ёмкость эмиттерного перехода Сэб, пФ	20
Постоянная обратной связи , псек	500
Обратный ток коллектора Iкбо, мкА	10
Допустимое напряжение Uкэ, В	35
Напряжение насыщения Uнас, В	0.8

1.1     

По параметрам схемы каскада с общим эмиттером:

Определить статистические параметры каскада с ОЭ: токи коллектора I_ко и базы I_бо в рабочей точке, требуемый и фактический коэффициенты температурной стабилизации каскада при Т_раб = 60⁰С.

Решение:

Определим положение рабочей точки.

Допускаем в формуле упрощение

 - крутизна транзистора

Найдем коэффициент передачи базового тока:

 

 - изменение коэффициента передачи базового тока при увеличении температуры.  

Принимаем входное сопротивление транзистора :

Ток базы высчитываем по формуле:

Находим напряжение в рабочей точке:

При повышении температуры положение рабочей точки изменяется и нарушается режим работы усилителя. Для избежания этого вводим в схему цепь термостабилизации каскада.

Коэффициент температурной стабильности рассчитываем по формуле

    U_ост = 0,7 В

 - эквивалентное сопротивление выходной цепи каскада.

Эквивалентное сопротивление базового делителя:

Найдём требуемый коэффициент температурной стабилизации равен:

Так как у нас есть схема, обладающая фактическим коэффициентом температурной стабильности, находим его значение по формуле:

Так как  ,следовательно в данной схеме режим термостабилизации обеспечен отсюда следует что на выходе всегда линейные искажения.

1.2 Определить динамические параметры каскада:

-  коэффициенты усиления по напряжению К₀, току К_i, и мощности К_р;

-  сквозной коэффициент усиления К_с = К_вх * К₀;

-  выходное напряжение насыщения U_выхmax и U_вхmax ;

-  диапазон усиливаемых частот = F_в – F_н при коэффициентах частотных искажений М_н = М_в = 3 дБ ;

-  вносимые фазовые сдвиги .

Находим коэффициенты усиления:

- по напряжению 

- по току               

- по мощности      

- найдём сквозной коэффициент усиления по формуле

мВ – э.д.с. источника сигнала

 Ом – внутреннее сопротивление источника сигнала

- выходное и входное напряжения насыщения

Найдем выходное напряжение:

- Поскольку на низкочастотные искажения оказывают влияние емкости, рассчитаем значения емкостей С₁, С₂, С_э при F_н = 400 Гц, М_н = 3 дБ

Найдем коэффициент низкочастотных искажений:

Найдем постоянную транзистора:

Найдем постоянную каскада области высоких частот:

Емкость выходного разделительного конденсатора:

Выбираем значение С₂ = 0.8 мкФ

Найдем емкость входного разделительного конденсатора:

Выбираем значение С₁ = 0.6 мкФ

Найдем емкость конденсатора в цепи эмиттера:

Выбираем значение С_э = 32 мкФ

Найдем диапазон усиливаемых частот:

Найдем фазовый сдвиг на низких частотах:

Найдем фазовый сдвиг на высоких частотах:

1.3  Определите значения входного и выходного сопротивлений, коэффициента усиления при отключении емкости конденсатора в цепи эмиттера.

Если отключим емкость в цепи эмиттера, то в каскаде действует ООС. Из теории ОС известно, что

Следовательно, при введении ООС усиления не стало ( как только убрали Сэ). ОС данного типа увеличивает входное и выходное сопротивление каскада:

1.4 Показать изменение высшей частоты усиления при введении простой высокочастотной коррекции с L_к = 40 мкГн

Решение:

Определим значение коэффициента высокочастотной коррекции:

По нормированным характеристикам находим график со значением m=0.023 , на уровне 0,7 ищем точку пересечения с графиком m и опуская перпендикуляр на ось находим значение Х.

Вывод: при введении простой высокочастотной коррекции диапазон усиливаемых частот увеличился.

1.5  Определить параметры выходного импульсного сигнала при длительности входного импульса  t_И = 400 мксек

Найдем время установления выходного импульса:

Найдем время спада вершины импульса:

Задача 2

Выбрать транзисторы, напряжение питания и рассчитать основные параметры выходного каскада ( рис.2 ), обеспечивающего отдаваемую мощность Вт на нагрузке  Oм , работающего  в диапазоне частот 100 – 20000 Гц при коэффициенте частотных искажений М = 3 дБ. Построить зависимости отдаваемой Р_М и потребляемой  мощности Р_О каскада от уровня входного сигнала.

Рис. 3 Схема усилителя мощности

Решение:

Расчет ведется для схемы каскада, выполненного на комплементарной паре.

Амплитуда переменного коллекторного напряжения:

Постоянное напряжение источника для каждого плеча:

Задаем

Суммарное напряжение источника:

Амплитуда тока коллектора для каждого плеча:

Среднее значение тока коллектора :

Мощность, потребляемая каждым из транзисторов:

Мощность, рассеиваемая на коллекторе каждым из транзисторов:

Требуемая предельная частота транзисторов:

Выбираем комплементарную пару транзисторов КТ814Б и КТ815Б. Выписываем основные параметры:

КТ 815Б ( n – p – n )

КТ814Б  ( p – n – p )

Принимая ток в рабочей точке для режима класса «АВ»  определяем