Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

кафедра «электротехники и электрических машин»

Расчетно-графическая работа №1

«Аналитический расчёт каскада транзисторного усилителя низкой частоты,

включенного по схеме с общим эмиттером»

Выполнил:	студент гр. 250261 Косухин К.Ю.
Проверил:	Феофилов Е.И.

Тула 2009

Требуется рассчитать основные параметры каскада транзисторного усилителя напряжения.


I_б

R₁

R_к

I_к

+E_num

C_к

I_н

U_вых

R_н

С_э

R_э

U_бэ

R₂

U_вх

Исходные данные для расчёта

Номер задачи - 4

U_{вых m} = 2,1В

R_{н =} 400 Ом

f_грн, = 120 Гц

Е_пит, = 15 В

M_доп = 1,2

1. 
   Выбираем тип транзистора по допустимому значению напряжения между коллектором и эмиттером и допустимому току коллектора.
   

1,2∙15=18 В;





.

По полученным данным, выбираем транзистор германиевый сплавной n-p-n усилительный низкочастотный с ненормированным коэффициентом шума на частоте 1 кГц. Модель МП10А.

Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала (βmin, βmax)

при U_кб=5В, Iэ=1_мА, f=1кГц, при Т=293К…………………………………………… 15-30

Допустимый ток коллектора ()……………………………………………..................... 20 мА

Допустимое напряжение коллектор – эмиттер ()……………………………….. 30 В

2. 
   Строим нагрузочную прямую на семействе выходных статических характеристик транзистора МП10А. Рисунок 2.
   

Координатами точки 0 являются ток покоя I_ко и напряжение покоя U_кэо (при Uвх=0). Для исключения нелинейных искажений усиливаемого сигнала необходимо, чтобы в течение всего периода колебаний выходной сигнал не выходил из области линейности характеристик транзистора. Для этого необходимо выполнение условий:

3. 
   Определяем сопротивления R_к и R_э, при этом примем, что R_к + R_э = R, тогда
   

,

Принимаем R_э = (0,15…0,25)R_к и R_к =

R_к= ;

R_э = R – R_к = 750 – 625 = 125 Ом.

4. 
   Определяем амплитуды I_ВХm, U_ВХm входного тока и входного напряжения, необходимые для обеспечения заданного значения UВЫХm.
   

I_ВХm= I_Бmin= I_Кmin/β_max,

где I_Кmin= I_Коб=30мкА≈0, отсюда I_ВХmin≈0,

I_ВХmax= I_Бmax==,

Амплитуда входного тока (который является и базовым током транзистора)

I_ВХm= I_Бm==.

Определим размах колебаний 2U_вхm:

2U_вхm=2U_БЭm=;

Отсюда U_вхm=0,175 В.

На рисунке 2 изображена входная статическая характеристика нашего транзистора, по ней мы нашли I_Бmax и I_Бmin.

Рисунок 2

5. 
   Определяем входное сопротивление R_вх каскада переменному току (без учёта делителя R₁, R₂):
   

Rвх=.

6. 
   Рассчитываем сопротивления делителя R₁ и R₂. Для уменьшения шунтирующего действия делителя на входную цепь каскада по переменному току принимаем R_1-2≥(8…12)Rвх, где R_1-2= R₁ R₂/( R₁ + R₂).
   

Находим R_1-2≥8 R_ВХ=8∙530 =4240 Ом.

Отсюда:

R₁=Е_пит R_1-2/R_эI_э= Е_пит R_1-2/R_эI_ко=15∙4240/125∙6∙10^-3=84800 Ом=84,8 кОм;

R₂=R₁∙R_1-2/R₁ - R_1-2= 84800∙4240/84800-4240=4463 Ом = 4,5 кОм.

7. 
   Определяем ёмкость разделительного конденсатора С_к:
   

;

,

Принимаем , тогда формула ёмкости конденсатора имеет вид:

= 1,75∙10^-6 Ф.

Принимаем

8. 
   Находим ёмкость конденсатора С_Э
   

.

Для полного устранения отрицательной обратной связи необходимо включить C_Э≥106 мкФ. Эта ёмкость слишком велика. Обычно используют C_Э=10…30 мкФ. Принимаем C_Э=30 мкФ.

9. 
   Рассчитываем коэффициент усиления каскада по напряжению:
   

К_U=U_выхm/ U_вхm= 2,1/0,175=12