Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчет сопротивлений резисторов промежуточных
Каскадов усиления
Схемные решения промежуточных каскадов зависят от схемы включения выходного (мощного) каскада (схема с общим эмиттером или схема с общим коллектором), а также от числа каскадов, расположенных между операционным усилителем-сумматором и оконечным каскадом. Рассмотрим типовые варианты построения промежуточных каскадов, расчет резисторов которых ведется графо-аналитически построением области допустимых значений, ограниченной прямыми, соответствующим условиям: – достаточности входного напряжения; – ограничения тока базы транзистора максимально допустимым значением; – требуемого входного сопротивления каскада; – обеспечения требуемой термостабильности; – обеспечения требуемого тока нагрузки; – ограничения максимально допустимого значения обратного напряжения база-эмиттер. Вариант 1. Схема усилительного каскада, показана на рис.3.3, где R н i – входное сопротивление следующего каскада усиления; А и В – точки подключения следующего каскада, а эквивалентная расчетная схема одного плеча показана на рис.3.4. Таблица 3.1 Паспортные данные транзистора
1. Условие достаточности входного напряжения, определяем, исходя из предположения, что транзистор находится в состоянии насыщения, тогда: где K 3 U = 1,1÷1,3 – коэффициент запаса по напряжению; U вх max = U вых ОУ max – напряжение на входе усилительного каскада, соответствующее напряжению выхода операционного усилителя (из паспортных данных); U бэ = U бэ нас = 0,5÷1 В (при отсутствии справочных данных); , здесь I н i – ток нагрузки усилительного каскада, соответствующий входному току следующего каскада усиления, определенному в предыдущих расчетах.
Рис.3.3 Из соотношения (3.1) следует функциональная зависимость R б = R б(R э) Рис.3.4 2. Условие ограничения тока базы транзистора допустимым значением следует из соотношения: где I э max = I н iК 3 i, здесь К 3 i = 1,1÷1,3 – коэффициент запаса по току. Тогда из (3.3) получаем где I б доп – максимально допустимое значение тока базы (из паспортных данных транзистора). Из соотношения (3.4) следует функциональная зависимость R б = R б(R э) 3. Условие требуемого входного сопротивления каскада получаем из соотношения представив его в виде где – входное сопротивление каскада; – входное сопротивление транзистора, определяемое по входной характеристике I б(U бэ), либо приближенно . Учитывая, что I э = (β+1) I б, приводим соотношение (3.6) к виду где R вх треб = R н ОУ min доп – минимально допустимое значение сопротивления нагрузки операционного усилителя (из паспортных данных); Из соотношения (3.7) следует функциональная зависимость R б = R б(R э) 4. Условие обеспечения требуемой термостабилизации: где R вн ОУ – внутреннее сопротивление операционного усилителя (из паспортных данных), при отсутствии в паспортных данных, можно принять R вн ОУ = 50 ÷ 100 Ом; m = (1¼ 2) – эмпирический поправочный коэффициент; I эб0 – обратный ток перехода эмиттер-база; jт – тепловой потенциал, приближенное значение которого jт = 0,026В; I кб0 – обратный ток перехода коллектор-база; I эб0 – тепловой обратный ток перехода эмиттер-база; . Значения обратных токов переходов I кб0 и I эб0 определяются из справочной литературы, при отсутствии необходимой информации можно задать отношение токов , а методика определения обратного тока перехода коллектор-база как функции температуры и обратного напряжения подробно рассмотрена в п.2. Учитывая приведенные выше числовые значения параметров, а также то, что b>>1, а, следовательно, , формула (3.9) может быть существенно упрощена. В результате окончательно функциональная зависимость R б = R б(R э) имеет вид 5. Условие обеспечения требуемого тока в нагрузке следует из соотношения:
Где R н i – сопротивление нагрузки усилительного каскада, соответствующее входному сопротивлению последующего каскада усиления, определенному в предыдущих расчетах; I к = I н i · K 3 i, здесь K 3 i = 1,1÷1,3 коэффициент запаса по току. Из соотношения (3.11) следует функциональная зависимость R к = R к(R э) которая определяет предельно возможное значение резистора R э при котором R к является неотрицательным. 6. Условие ограничения значения обратного напряжения U бэ имеет вид: где U бэ max доп – максимально допустимое значение напряжения база-эмиттер (из паспортных данных транзистора). Из соотношения (3.13) следует ограничение на максимально допустимое значение сопротивления R э Таким образом, расчет сопротивлений эквивалентной схемы усилительного каскада (рис.3.3), показанной на рис.3.4, сводится к построению области допустимых значений, ограниченной неравенствами (3.2), (3.5), (3.8), (3.10), (3.12), (3.14), а также максимально допустимым значением сопротивления, стоящего в цепи базы транзистора, выбранного типа R б max доп, и выбору любых значений R б и R э из данной области. Пример. Проведем расчет усилительного каскада (рис.3.3) для следующих исходных данных: напряжение источника питания составляет 15В; ток нагрузки каскада (входной ток следующего каскада усиления) I н i = 0,15 А; сопротивление нагрузки усилительного каскада (входное сопротивление следующего каскада) R н i = 5 Ом. В качестве усилителя-сумматора предварительно выбираем операционный усилитель К140УД9 максимальное напряжение на выходе которого U вых ОУ max = 10 В; минимально допустимое значение сопротивления нагрузки R н ОУ min доп = 1000 Ом. Поскольку данные о внутреннем сопротивлении микросхемы отсутствуют, то для расчетов приминаем R внОУ = 50 Ом. В соответствии с методикой выбора транзисторов, изложенной в п.3.1 для предварительного усилителя выбираем комплиментарную пару транзисторов КТ502Б, КТ503Б, основные параметры которых представлены в табл.3.1. С учетом числовых значений соотношения (3.2), (3.5), (3.8), (3.10), (3.12), (3.14) принимают вид: условие 1 условие 2 условие 3 условие 4 условие 5 условие 6 Полученные результаты представлены на рис.3.5, где номера графиков соответствуют условиям 1 – 6. Из полученной области выбираем R б = 75 Ом; R э = 15 Ом и соответствующее ему значение R к = 60 Ом. Из (3.14) следует, что R э1 ≤ 22,44 Ом, в результате принимаем R э1 = 5 Ом, получаем R э2 = 10 Ом. Рис.3.5 Вариант 2. Схема усилительного каскада, показана на рис.3.6, где R н i – входное сопротивление следующего каскада усиления; А и В – точки подключения следующего каскада, а эквивалентная расчетная схема одного плеча показана на рис.3.7. Рис.3.6 1. Условие достаточности входного напряжения определяем, исходя из предположения, что транзистор находится в состоянии насыщения, тогда: где K 3 U = 1,1÷1,3 – коэффициент запаса по напряжению; U вх max = U вых ОУ max – напряжение на входе усилительного каскада, соответствующее напряжению выхода операционного усилителя (из паспортных данных); U бэ = U бэ нас – при отсутствии справочных данных 0,5¸1В; , здесь I н i, R н i – ток и сопротивление нагрузки усилительного каскада, соответствующие входному току и входному сопротивлению следующего каскада усиления, определенные в предыдущих расчетах. Из соотношения (3.15) следует функциональная зависимость R б = R б(R э)
Рис.3.7 2. Условие ограничения тока базы транзистора допустимым значением, следует из соотношения: и имеет вид где K 3 i = 1,1÷1,3 – коэффициент запаса по току; I б доп – максимально допустимое значение тока базы (из паспортных данных транзистора). Из соотношения (3.17) следует функциональная зависимость R б = R б(R э) 3. Условие требуемого входного сопротивления каскада получаем из соотношения представив его в виде где – входное сопротивление каскада; – входное сопротивление транзистора, определяемое по входной характеристике I б(U бэ), либо приближенно . Учитывая, что I н i = (β+1) I б, приводим соотношение (3.19) к виду где R вх треб = R н ОУ min доп – минимально допустимое значение сопротивления нагрузки операционного усилителя (из паспортных данных). Из соотношения (3.20) следует функциональная зависимость R б = R б(R э) 4. Условие обеспечения требуемой термостабилизации получается аналогично схеме каскада варианта 1 и определяется формулой: 5. Условие обеспечения требуемого тока в нагрузке следует из соотношения: и представляется в виде следующей функциональной зависимости 6. Условие ограничения значения обратного напряжения U бэ имеет вид: откуда следует ограничение на максимально допустимое значение R э Таким образом, расчет сопротивлений усилительного каскада, показанного на рис.3.6, сводится к построению области допустимых значений, ограниченной неравенствами (3.16), (3.18), (3.21), (3.22), (3.23), (3.24), а также максимально допустимым значением сопротивления, стоящего в цепи базы транзистора, выбранного типа R б max доп, и выбору любых значений R б и R э из данной области. Пример. Проведем расчет усилительного каскада (рис.3.6) для следующих исходных данных: напряжение источника питания составляет 15В; ток нагрузки каскада (входной ток следующего каскада усиления) I н i = 0,15 А; сопротивление нагрузки усилительного каскада (входное сопротивление следующего каскада) R н i = 5 Ом. В качестве усилителя-сумматора предварительно выбираем операционный усилитель К140УД9 максимальное напряжение на выходе которого U вых ОУ max = 10 В; минимально допустимое значение сопротивления нагрузки R н ОУ min доп = 1000 Ом. Поскольку данные о внутреннем сопротивлении микросхемы отсутствуют, то для расчетов приминаем R вн ОУ = 50 Ом. В соответствии с методикой выбора транзисторов, изложенной в п.3.1 для предварительного усилителя выбираем комплиментарную пару транзисторов КТ502Б, КТ503Б, основные параметры которых представлены в табл.3.1.
С учетом числовых значений соотношения (3.16), (3.18), (3.21), (3.22), (3.23), (3.25) принимают вид: условие 1 условие 2 условие 3 т.е. условие вырождается в R б ≥ 0; условие 4 условие 5 условие 6 Полученные результаты представлены на рис.3.8, где номера графиков соответствуют условиям 1 – 6. Из полученной таким образом области выбираем R б = 75 Ом; R э = 15 Ом. Рис.3.8 Варианты 3 и 4. Схема усилительного каскада варианта 3, показана на рис.3.9, а варианта 4 на рис.3.10, где R н i – входное сопротивление следующего каскада усиления; А и В – точки подключения следующего каскада. Эквивалентная расчетная схема одного плеча одинакова для обоих вариантов каскадов и показана на рис.3.11. Рис.3.9
1. Условие достаточности входного напряжения, определяем, исходя из предположения, что транзистор находится в состоянии насыщения, тогда: где K 3 U = 1,1÷1,3 – коэффициент запаса по напряжению; U вх max – напряжение на входе усилительного каскада, соответствующее напряжению выхода операционного усилителя (из паспортных данных); U бэ = U бэ нас = 0,5÷1 В (при отсутствии справочных данных); I н i – ток нагрузки усилительного каскада, соответствующий входному току следующего каскада усиления, определенному в предыдущих расчетах. Следует иметь в виду, что значение U вх max, используемое в формуле (3.25) зависит от схемы предыдущего каскада усиления.
Рис.3.10 Если каскаду (вариант 3) предшествует каскад (вариант 1), или каскаду (вариант 4) предшествует каскад (вариант 2), то где KU = 1,5 – коэффициент, учитывающий потери напряжения. Если каскаду (вариант 3) предшествует каскад (вариант 4), или каскаду (вариант 4) предшествует каскад (вариант 3), то где KU = 1,2 – коэффициент, учитывающий потери напряжения. Из соотношения (3.25) следует ограничение на максимально допустимое значение R э Рис.3.11
2. Условие ограничения тока базы транзистора допустимым значением следует из соотношения: где I э = I б(β+1). Тогда из (3.27) получаем где I б доп – максимально допустимое значение тока базы (из паспортных данных транзистора). Из соотношения (3.28) следует ограничение на максимально допустимое значение R э 3. Условие требуемого входного сопротивления каскада получаем из соотношения где – входное сопротивление каскада; – входное сопротивление транзистора, определяемое по входной характеристике I б(U бэ), либо приближенно . Из соотношения (3.30) следует функциональная зависимость R б = R б(R э) 4. Условие обеспечения требуемой термостабилизации для схемы (рис.3.12) аналогично формуле (3.10). Так как рассматриваемые каскады усиления являются промежуточными, то в (3.10) надо положить R вн ОУ = 0, тогда окончательно получаем функциональную зависимость R б = R б(R э) 5. Условие обеспечения требуемого тока в нагрузке следует из соотношения: где R н i – сопротивление нагрузки усилительного каскада, соответствующее входному сопротивлению последующего каскада усиления, определенному в предыдущих расчетах; I к = I н i · K 3 i, здесь K 3 i = 1,1÷1,3 коэффициент запаса по току.
Из соотношения (3.33) следует функциональная зависимость R к = R к(R э) которая определяет предельно возможное значение резистора R э при котором R к является неотрицательным. 6. Условие ограничения значения обратного напряжения U бэ имеет вид: где U бэ max доп – максимально допустимое значение напряжения база-эмиттер (из паспортных данных транзистора). Из соотношения (3.35) следует ограничение на максимально допустимое значение сопротивления R э Таким образом, расчет сопротивлений усилительного каскада, показанного на рис.3.11, сводится к построению области допустимых значений, ограниченной неравенствами (3.26), (3.29), (3.31), (3.32), (3.34), (3.36), а также максимально допустимым значением сопротивления, стоящего в цепи базы транзистора, выбранного типа R б max доп, и выбору любых значений R б и R э из данной области. Пример. Проведем расчет усилительного каскада (рис.3.10) для следующих исходных данных: напряжение источника питания составляет 15В; ток нагрузки каскада (входной ток следующего каскада усиления) I н i = 0,15 А; сопротивление нагрузки усилительного каскада (входное сопротивление следующего каскада) R н i = 5 Ом. В качестве усилителя-сумматора предварительно выбираем операционный усилитель К140УД9 максимальное напряжение на выходе которого U вых ОУ max = 10 В; минимально допустимое значение сопротивления нагрузки R н ОУ min доп = 1000 Ом. Поскольку данные о внутреннем сопротивлении микросхемы отсутствуют, то для расчетов приминаем R вн ОУ = 50 Ом. В соответствии с методикой выбора транзисторов, изложенной в п.3.1 для предварительного усилителя выбираем комплиментарную пару транзисторов КТ502Б, КТ503Б, основные параметры которых представлены в табл.3.1. С учетом числовых значений соотношения (3.26), (3.29), (3.31), (3.32), (3.34), (3.36) принимают вид: условие 1 (полагаем, что входным для данного является каскад вариант 1 или 2, тогда ) условие 2 условие 3 условие 4 условие 5 условие 6
Полученные результаты представлены на рис.3.12, где номера графиков соответствуют условиям 1 – 6. Из полученной таким образом области выбираем R б = 75 Ом; R э = 15 Ом и соответствующее ему значение R к = 60 Ом.
Рис.3.12
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 351; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.137.218 (0.138 с.) |