Учебное пособие По выполнение практического занятия и расчетно-графической работы расчет усилительного каскада с оэ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА С ОЭ

«РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА С ОЭ»

Рассчитать h – параметры биполярного транзистора, его входное и выходное сопротивления, коэффициент передачи по току, пользуясь входными и выходными характеристиками транзистора. Тип транзистора задается преподавателем. Схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Провести графоаналитический расчет усилительного каскада на заданном типе транзистора, включенного по схеме с ОЭ, с одним источником питания E_К и с температурной стабилизацией рабочего режима.

Определить параметры элементов схемы усилительного каскада:

коэффициенты усиления по току (К_i), напряжению (К_u), мощности (K_p); токи и напряжения в режиме покоя I_бо, I_ко, U_бэо, U_кэо; амплитудные значения входных и выходных переменных токов и напряжений в линейном режиме работы усилителя; полезную выходную мощность каскада и его КПД; верхнюю и нижнюю граничные частоты полосы пропускания.

Ниже приводится рекомендуемая последовательность расчета усилителя на базе транзистора p-n-p типа проводимости (рис. 1). Расчет усилителя с n-p-n типа транзистором аналогичен (в этом случае следует правильно выбрать полярность источника питания Е_К).

1. Расчет параметров транзистора.

1. Изобразить семейство статических входных и выходных характеристик заданного транзистора, соответствующих схеме с ОЭ.

2. Определить h – параметры транзистора, соответствующие схеме с ОЭ, пользуясь входными и выходными характеристиками транзистора:

по входным характеристикам определить

h₁₁ = , h₁₂ = ;

3. 
   Найти входное и выходное сопротивление транзистора:
   

4. 
   Определить коэффициент передачи по току транзистора β:
   

2. 
   Расчет усилительного каскада по постоянному току графоаналитическим методом.
   
   1. 
      Изобразить семейство выходных и входных (при U_кэ = 5B) характеристики заданного транзистора как показано на рис. 2.
      
   2. 
      На выходных характеристиках нанести кривую допустимой мощности P_{k max}, рассеиваемой на коллекторе, P_{k max} = U_кэI_к = const.
      
   3. 
      Выбрать значение напряжения источника питания E_к в пределах (0.7 – 0.9) U_{k max}. (Следует учитывать, что E_к ≈ 3U_{m вых} и E_к ≈ U_кэо + I_ко(R_к + R_э)). Эту величину в дальнейшем, после выбора R_к, R_э, и U_{m вых} следует скорректировать.
      
   4. 
      Из условия передачи максимальной мощности от источника энергии к потребителю (согласованный режим) выбрать R_к ≈ R_{вых. т}. однако на выход усилителя обычно включается нагрузка R_н ≤ R_к поэтому рекомендуется выбирать R_к = (0.3 – 1)R_{вых. т}. так чтобы его величина лежала в диапазоне R_к = (0.5 - 10) кОм.
      
   5. 
      Построить нагрузочную линию усилительного каскада, согласно уравнению
      

6. 
   По точкам пересечения линии нагрузки с выходными характеристиками построить переходную характеристику транзистора I_к = f(I_б) (см. рис. 2)
   
7. 
   На переходной характеристике транзистора (с учетом входной характеристики) выбрать линейный участок “а - в”, в диапазоне которого усилитель усиливает без искажения. На середине участка “а - в” нанести рабочую точку “А”, соответствующую режиму работы транзистора по постоянному току.
   
8. 
   По координатам рабочей точки “A” определить токи и напряжения транзистора в режиме покоя (по постоянному току): I_бо, I_ко, U_бэо, U_кэо.
   

2. 
   Для коллекторно – эмиттерной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать уравнение электрического состояния по постоянному току
   

2. 
   Для исключения шунтирующего действия делителя R₁, R₂ на входную цепь транзистора задается сопротивление R_б.
   

3. 
   Определить емкость разделительного конденсатора из условия R_вх = (5 - 10)Х_р, где Х_р – емкостное сопротивление разделительного конденсатора, R_вх – входное сопротивление каскада. При этом
   

4. 
   Определить параметры усилительного каскада.
   
   1. 
      Коэффициент усиления каскада по току K_i
      

2. 
   Входное сопротивление каскада R_вх
   

3. 
   Выходное сопротивление каскада R_вых
   

4. 
   Коэффициент усиления по напряжению K_и
   

6. 
   Полезную выходную мощность каскада
   

6. 
   Полную мощность, расходуемую источником питания
   

6. 
   КПД каскада
   

6. 
   Верхняя и нижняя граничные частоты определяются из соотношения для коэффициента частотных искажений:
   

5. 
   Заключение.
   

1. 
   Электротехнический справочник. Т.1,2. 7 – е изд. –М.: Энергоиздат, 1985, 1986
   
2. 
   Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник под ред. Б.Л. Переломана. –М.: Радио и связь, 1981
   
3. 
   Основы промышленной электроники под ред. В.Г. Герасимова. –М.: Высшая школа, 1978, 1986
   
4. 
   Забродин Ю.С. Промышленная электроника. –М.: Высшая школа, 1982
   
5. 
   Электротехника и электроника/кн. З .Электрические изменения и основы электроники// Под. ред. В.Г. Герасимова. –М.: Энергоатомиздат, 1998
   
6. 
   Филинов В.В. Нелинейные электрические и магнитные цепи/ Учебное пособие. –М.: МГАПИ, 2001, (задачи 3.3 и 3.4)
   

h₁₁ = / U_кэ = const, h₁₂ = / I_б = const;