Поскольку конденсатор работает при постоянной полярности напряжения с малой пульсацией, в схему может быть установлен электролитический конденсатор.

Выбираем тип конденсатора К50 – 6.

По таблицам номиналов конденсаторов данного типа [4] выбираем конденсатор К50 – 6  10 В  200 мкФ .

Задание

а) подобрать по справочнику полупроводниковый диод. Режим работы диода указан в таблице 1.1.

Примечание. Здесь и далее: цифры внутри таблицы означают номер варианта задания. Необходимые параметры по данному варианту находят в верхней строке и левом столбце таблицы;

б) подобрать по справочнику транзистор, удовлетворяющий режиму работы, указанному в таблице 1.2. Мощность рассеяния на коллекторе при подборе транзистора не учитывать.

в) выбрать резистор для установки в схему, если известны расчетные данные (табл. 1.3).

г) выбрать конденсатор для установки в схему, если известны расчетные данные (табл. 1.4).

Таблица 1.2 - Режим работы транзистора

Максимальный ток коллектора Iк m, А	Максимальное напряжение на коллекторе Uкэ m, В
	10	20	30	40	50
0.13	1	2	3	4	5
0.25	6	7	8	9	10
0.5	11	12	13	14	15
1.5	16	17	18	19	20
2.6	21	22	23	24	25
3.0	26	27	28	29	30

Таблица 1.3 - Расчетные данные для выбора резистора

Расчетное значение тока I, А	Расчетное сопротивление, Ом
	2270	5368	8210	3220	458
0.012	1	2	3	4	5
0.025	6	7	8	9	10
0.033	11	12	13	14	15
0.045	16	17	18	19	20
0.063	21	22	23	24	25
0.095	26	27	29	30	31

Таблица 1.4 - Расчетные данные для выбора конденсатора

Напряжение U, В	Расчетное значение емкости, мкФ
	2270×10^-4	5368×10^-3	8210×10^-5	322×10^-2	458×10^-3
16	1	2	3	4	5
20	6	7	8	9	10
30	11	12	13	14	15
40	16	17	18	19	20
60	21	22	23	24	25
80	26	27	29	30	31

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение резистора, как элемента электроники, приведите классификацию резисторов. Перечислите основные параметры резисторов и способы их обозначения. Перечислите виды и типы резисторов.

2. Дайте определение конденсатора, как элемента электроники, приведите классификацию конденсаторов. Перечислите основные параметры конденсаторов.

3. Дайте определение транзистора, как элемента электроники. Перечислите основные параметры транзисторов. Перечислите виды и типы резисторов.

4. Дайте определение диода, как элемента электроники. Перечислите основные параметры диодов и способы их обозначения. Перечислите виды и типы диодов.

Литература: [1, 3].

Практическое занятие № 2.

РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ

НА АКТИВНУЮ НАГРУЗКУ

 

Схемы выпрямителей

Маломощные выпрямители, как правило, выполняются по схемам с однофазным питанием. Схемы таких выпрямителей, работающих на чисто активную нагрузку, показаны на рис. 2.1.

Задача расчета

Определить электрические нагрузки на вентили в схеме и сделать выбор вентилей, определить основные параметры трансформатора, на котором в дальнейшем может быть расчет трансформатора (I ₁, Е ₁, I ₂, Е ₂, Р ₁).

Исходные данные для расчета

Основными исходными данными для расчета выпрямителей являются параметры нагрузки, для питания которой предназначен выпрямитель. Эти параметры задаются двумя величинами из следующих четырех:

U _d – среднее значение напряжения на нагрузке;

I _d – среднее значение тока нагрузки;

P_d – средняя мощность нагрузки;

R_d – сопротивление нагрузки.

Два других параметра определяются по заданным с помощью очевидных соотношений. Дополнительными данными для расчета являются напряжение питающей сети U_c, температура окружающей среды t_окр, частота питающей сети f_c и др. В качестве примера примем следующие исходные данные: U _d = 150 В, R_d  = 350 Ом, U_c = 220 В.

Условия расчета

В ходе расчета учитывается неидеальность характеристик вентилей и трансформатора. Для вентилей принимается во внимание падение напряжения при протекании прямого тока, обратный ток считается пренебрежимо малым. Потери в трансформаторе учитываются введением в расчетные формулы величины сопротивления обмоток трансформатора.

Пример расчета выполнен для однополупериодной схемы выпрямителя. Для двухтактной схемы со средней точкой и мостовой схемы приводятся только расчетные формулы, если они отличаются от формул, применяемых для расчета однополупериодной схемы.

Порядок расчета

2.5.1 Определяем параметры нагрузки:

а) ток нагрузки

I_d  =  A;

б) мощность нагрузки

Р_d  = U_d I_d  = 150 ∙ 0.43 = 64.5 Вт.

2.5.2 Определяем основные параметры вентилей:

а) средний прямой ток, протекающий через вентили

I_a  = I_d = 0.43 А.

Для двухтактной схемы со средней точкой и для мостовой схемы

I_a =

б) амплитуда обратного напряжения (предварительно)

U_{обр m} = π U_d = 3.14 ∙ 150 = 471 В.

Для мостовой схемы

U_{обр m}  =

2.5.3 По найденным величинам I_a и U_{обр m}  производим выбор вентиля

Для установки в схему выбираем кремниевый вентиль типа КД202С со следующими основными параметрами.

Максимально допустимый анодный ток (среднее значение)

I_{a макс доп} = 3.5 А (с радиатором);

I_{a макс доп} = 1.5 А (без радиатора).

Максимально допустимое обратное напряжение (амплитудное значение)

U_{обр mмакс доп} = 600 В.

Прямое падение напряжения при номинальном анодном токе

U ₀ = 0.9 В.

2.5.4 Определяем основные параметры трансформатора:

а) суммарное активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к вторичной обмотке

R _тр  = R_d ν = 350 ∙ 0.049 = 17.2 Ом,

где ν – коэффициент, определяемый по графику (рис.2.2) как функция активной мощности трансформатора;

б) приближенное значение сопротивления вентиля в прямом включении

R_д = Ом;

в) действующее значение э.д.с. вторичной обмотки с учетом падения напряжения на диоде и активном сопротивлении обмоток трансформатора

E ₂ = 2.22 U_d + I_d (R _тр + R _д) == 2.22∙150 + 0.43(17.2 + 0.26) = 341 В.

Для двухполупериодной схемы со средней точкой:

E ₂ = 1.11 U_d + I_d (R _тр + R_д),

Для мостовой схемы:

E ₂ = 1.11 U_d + I_d (R _тр + 2 R _д);

г) коэффициент трансформации

n =

д) действующее значение тока вторичной обмотки

I ₂ =

Для схемы со средней точкой:

I ₂ =

Для мостовой схемы:

I ₂ = 1.11 I_d;

е) действующее значение тока первичной обмотки:

I ₁ = 1.21

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы I ₁ =

ж) типовая мощность трансформатора (без учета подмагничивания сердечника):

Р _тр = .

Для схемы со средней точкой Р _тр =

з) типовая мощность трансформатора с учетом подмагничивания сердечника постоянной составляющей тока вторичной обмотки (только для однополупериодной схемы)

Р^¹ _тр ≈ 1.1 Р _тр = 1.1 ∙ 204 = 224 Вт.

2.5.5 Уточняем величину обратного напряжения на вентиле

U_{обр m} = Е ₂ = 1.41 ∙ 341 = 482 В, что вполне допустимо для выбранного вентиля.

Для схемы со средней точкой U_{обр m} = 2 Е ₂.

Задание

Рассчитать выпрямитель, работающий на активную нагрузку. Параметры нагрузки указаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Параметры нагрузки выпрямителя

Сопротивление нагрузки Rd, Ом	Напряжение на нагрузке Ud, В
	65	95	130	165	210
120	1	2	3	4	5
180	6	7	8	9	10
240	11	12	13	14	15
350	16	17	18	19	20
400	21	22	23	24	25
550	26	27	28	29	30

Схема выпрямителя – по указанию преподавателя. Напряжение сети принять равным 220 В.

Контрольные вопросы:

1. Однофазная однополупериодная схема выпрямления. Принцип работы. Временные диаграммы.

2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Принцип работы. Временные диаграммы

3. Мостовая схема выпрямления. Принцип работы. Временные диаграммы.

Литература: [3, 4].

 

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3.

РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ

НА ЕМКОСТНУЮ НАГРУЗКУ

 

Схема выпрямителей

 

 

Наиболее распространенным случаем работы выпрямителя на емкостную нагрузку является работа выпрямителя совместно со сглаживающим фильтром, первое звено которого представляет собой конденсатор, включенный параллельно выходу выпрямителя. Примеры таких систем показаны на рис.3.1.

Задача расчета

 

 

Определить электрические нагрузки на вентиля и произвести выбор вентилей, определить основные параметры трансформатора (I ₁, E ₁, I ₂, E ₂, P _тр), определить необходимую величину емкости сглаживающего фильтра (С_ф).

Исходные данные для расчета

Исходными данными для расчета являются энергетические параметры нагрузки U_d, I_d, P_d, R_d, допустимый уровень пульсаций напряжения на нагрузке, определяемый коэффициентом пульсации ε.

Кроме этого необходимо знать тип схемы выпрямителя, для которой ведется расчет, и частоту питающей сети f_с.

В качестве примера примем следующие исходные данные: U_d  = 100 B, R_d = 300 B, U_c = 220 B, ε = 0.1, f _c = 50 Гц.

 

 

Условия расчета

 

 

С целью ускорения и упрощения вычислений расчет выполняется с использованием специальных расчетных монограмм и таблиц. Методика расчета учитывает неидеальность трансформаторов и вентилей выпрямителя.

Аналогично тому, как это было сделано при выполнении расчета по теме 2, расчет будет проводиться для однополупериодной схемы. Для выпрямителей, выполненных по схеме со средней точкой или мостовой схеме, приводятся только расчетные формулы.

Порядок расчета

3.5.1 Определяем параметры нагрузки:

а) ток нагрузки

I_d =

б) мощность нагрузки

P_d  = U_dI_d = 100 ∙ 0.333 = 33.3 Вт.

3.5.2 Определяем основные параметры вентиля:

а) ток вентиля

I_a = I_d = 0.333 A.

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I_a =

б) обратное напряжение на вентиле (предварительно)

U_{обр m} ≈ 3 U_d  = 3 ∙ 100 = 300 B.

Для мостовой схемы

U_{обр m} = 1.5 U_{d .}

3.5.3 По найденным величинам I_a и U_{обр m} проводим выбор вентиля.

Для установки в схему выбираем кремниевый вентиль типа Д – 205 со следующими основными параметрами.

Предельно допустимый анодный ток (среднее значение)

I_{а макс доп} = 400 мА.

Предельно допустимый импульсный анодный ток

I_{а имп.макс. доп.}

Предельно допустимое обратное напряжение (амплитудное значение)

U_{обр m макс доп} = 400 В.

Прямое падение напряжения при номинальном анодном токе

U ₀ = 1 В.

3.5.4 Определяем активное сопротивление трансформатора, приведенного ко вторичной обмотке:

R _тр = R_d ν = 300 ∙ 0.055 = 16.5 Ом,

где ν =  определяется по графику (рис.2.2)

3.5.5Определяем сопротивление вентиля в прямом включении:

R_д =

3.5.6 Определеяем сопротивление фазы выпрямителя:

R_ф = R _тр + R_д = 16.5 + 2.5 = 19.0 Ом.

Для мостовой схемы

R_ф  = R _тр + 2 R_д.

3.5.7 Вычисляем вспомогательный расчетный параметр А:

А =

где m – число фаз выпрямления, равное 1. Для схемы со средней точкой и мостовой m = 2.

3.5.8 Пользуясь расчетными таблицами (табл. 3.1) и графиками (рис. 3.2), определяем расчетные коэффициенты B, D, F, H.

B = 0.985; D = 2.22;      F = 6.18;      H = 390.

3.5.9 Определяем основные параметры трансформатора:

а) э.д.с. вторичной обмотки

E ₂ = BU_d = 0.985 ∙ 100 = 98.5 B;

б) коэффициент трансформации

n =

в) действующее значение тока вторичной обмотки

I ₂ =

Для мостовой схемы I ₂ =

г) действующее значение тока первичной обмотки

I ₁ =

 

 

Таблица 3.1 - Таблица расчетных коэффициентов

A		B	D	F
0.01	0.307	0.742	3.506	15.385
0.02	0.384	0.763	3.137	12.314
0.03	0.436	0.780	2.942	10.932
0.04	0.476	0.796	2.812	9.902
0.05	0.512	0.811	2.717	9.244
0.06	0.542	0.825	2.642	8.744
0.07	0.558	0.839	2.581	8.347
0.08	0.591	0.852	2.530	8.021
0.09	0.612	0.864	2.485	7.746
0.10	0.632	0.876	2.448	7.511
0.11	0.650	0.888	2.414	7.306
0.12	0.666	0.900	2.384	7.125
0.13	0.682	0.911	2.356	6.964
0.14	0.697	0.922	2.332	6.820
0.15	0.711	0.933	2.309	6.689
0.16	0.724	0.944	2.288	6.569
0.17	0.737	0.954	2.269	6.460
0.18	0.748	0.965	2.251	6.359
0.19	0.760	0.975	2.234	6.266
0.20	0.770	0.985	2.219	6.180
0.21	0.781	0.995	2.204	6.099
0.22	0.791	1.005	2.190	6.024
0.23	0.800	1.015	2.177	5.953
0.24	0.810	1.025	2.165	5.887
0.25	0.819	1.035	2.153	5.824
0.26	0.827	1.044	2.142	5.765
0.27	0.835	1.054	2.132	5.709
0.28	0.843	1.064	2.122	5.656
0.29	0.851	1.073	2.112	5.605
0.30	0.859	1.082	2.103	5.557
0.31	0.866	1.092	2.094	5.511
0.32	0.873	1.101	2.087	5.467
0.33	0.880	1.110	2.078	5.426
0.34	0.887	1.119	2.070	5.386
0.35	0.894	1.128	2.062	5.347
0.36	0.900	1.137	2.055	5.310
0.37	0.905	1.146	2.048	5.275
0.38	0.912	1.155	2.041	5.241
0.39	0.918	1.164	2.035	5.208
0.40	0.924	1.173	2.029	5.177
0.41	0.930	1.182	2.023	5.146
0.42	0.935	1.191	2.017	5.117
0.43	0.940	1.200	2.011	5.088
0.44	0.946	1.208	2.006	5.061
0.45	0.951	1.217	2.000	5.034
0.46	0.956	1.226	1.995	5.009
0.47	0.961	1.234	1.990	4.984
0.48	0.966	1.243	1.985	4.960
0.49	0.970	1.252	1.980	4.936
0.50	0.975	1.260	1.976	4.914

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I ₁ =

д) установленная мощность трансформатора

Р _тр =

Для схемы со средней точкой

Р _тр =

3.5.10 Определяем амплитудный ток вентиля

I_{a m} =

Проверяем выбор вентиля

I_{a .имп.макс.доп.} > I_{a m}.

3.5.11 Уточняем величину обратного напряжения на вентиле

U_{a m}  = E ₂ + U_d = 100 + 100 = 241 B.

Для двухполупериодной схемы

U_{a m} = 2 E _2.

Для мостовой схемы

U_{a m} = E _2.

Выбранный вентиль удовлетворяет условиям работы по обратному напряжению:

241 В < 400 В.

3.5.12 Определяем необходимую ёмкость конденсатора фильтра

С =

Задание

 

 

Произвести расчет выпрямителя, работающего на ёмкостную нагрузку.

Коэффициент пульсации напряжения на нагрузке ε = 0.1. Частота питающей сети для групп № 1 и № 3 – 50 Гц, для групп № 2 и № 4 – 400 Гц.

Остальные исходные данные для расчета принять те же, что в задании (из темы № 2).

Контрольные вопросы:

1. Однофазная однополупериодная схема выпрямления с емкостной нагрузкой. Принцип работы. Временные диаграммы.

2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора, работающая на активно-емкостную нгрузку. Принцип работы. Временные диаграммы

3. Мостовая схема выпрямления с емкостной нагрузкой. Принцип работы. Временные диаграммы.

Литература: [3, 4, 5].

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4.

РАСЧЕТ мощных ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

 

Схема выпрямителя

 

 

В системах судового электрооборудования мощные выпрямители выполняются наиболее часто по мостовой схеме с трехфазным питанием (схема Ларионова), показанной на рис. 4.1.

Задача расчета

Определить параметры вентилей выпрямителя, сделать выбор вентилей и определить условия их охлаждения.

Исходные данные для расчета

Основными исходными данными для расчета мощных выпрямителей являются параметры нагрузки – ток и напряжение (сопротивление, мощность).

Существенно важным параметром является температура окружающего воздуха, используемого для охлаждения вентилей, t ⁰_охл. Кроме этого, во внимание принимается характер нагрузки – активная либо индуктивная, - т.к. это влияет на форму кривой тока в вентиле и, следовательно, на величину допустимых токовых нагрузок.

В качестве исходных данных для примера расчета принимаем следующие:

U_d = 50 B;

I_d = 80 A;

t ⁰ _охл = 60 ⁰ С.

 

Нагрузка активно – индуктивная.

Условия расчета

Основное внимание при расчете уделяется определению параметров вентилей и условий их охлаждения. Расчет параметров трансформатора не производится.

Необходимые для расчета вентилей параметры трансформатора определяются по обобщенным кривым.

Порядок расчета

4.5.1 Определяем параметры нагрузки:

а) сопротивление нагрузки

R_d =

б) мощность нагрузки

P_d = U_d I_d = 50 ∙ 80 = 4 кВт.

4.5.2 Определяем активное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

R _тр = R_d ν = 0.625 ∙ 0.037 = 0.023 Ом,

где ν = 0.037, определяется по графику (рис.2.2).

4.5.3 Определяем падение напряжения в обмотках трансформатора

4.5.4 Определяем коммутационные потери в выпрямителе

 

где А ₀ – коэффициент наклона внешней характеристики, для трехфазной мостовой схемы А ₀ = 0.5;

е_кз % - напряжение короткого замыкания трансформатора, определяется по графику (рис.4.2).

4.5.5 Принимая предварительно величину падения напряжения в вентиле

U ₀ = 1 В, определяем потери напряжения в вентилях U_в = 2 U ₀ = 2 B

4.5.6 Определяем суммарные потери напряжения в выпрямителе

4.5.7

Определяем выходное напряжение холостого хода выпрямителя

U_{d xx} = U_d +

4.5.8 Определяем э.д.с. вторичной обмотки трансформатора

Е _{2 ф} =

4.5.9 Определяем параметры вентилей выпрямителя:

а) ток вентиля I_a =

б) напряжение на вентиле U_{обр m} = Е _{2 m} =

4.5.10 Производим выбор вентилей. Выбираем вентили кремниевые серии В. Предельно допустимые значения прямого тока диодов этой серии и условия охлаждения приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Предельно допустимые значения прямого тока диодов серии В и условия охлаждения

Скорость обдува воздухом при t ^0охл = 40 ^0С         Uохл, м/сек	Предельные точки с типовым охладителем I no, А
	В 10	В 25	В 50	В 200	В 320
0	10	-	-	-	-
3	-	35	-	-	-
6	-	-	50	-	-
12	-	-	-	180	320

По найденному значению анодного тока с помощью этой таблицы определяем, что для установки в схему следует выбрать вентиль типа В 50 с принудительным воздушным охлаждением и скоростью обдува 6 м/сек.

Выполненный выбор вентиля носит предварительный характер, поскольку таблица 4.1 составлена для случая, когда вентиль работает в схеме однополупериодного выпрямления напряжения синусоидальной формы с чисто активной нагрузкой (проводимости l = 180⁰). Кроме того, температура охлаждающего воздуха здесь принята равной 40⁰. Поэтому выбор вентиля нуждается в уточнении.

4.5.11 Уточняем выбор вентиля, пользуясь рис. 4.3, показывающим зависимость максимально допустимого среднего тока от температуры окружающей среды при прямоугольной форме тока и угле проводимости l = 120 ⁰ для различных вентилей серии В.

Определяем, что при температуре охлаждающегося воздуха, равной 60^о, выбранный вентиль допускает протекание прямого тока I _п,равного 45 А.

Таким образом, выбранный вентиль удовлетворяет предъявленным требованиям по величине анодного тока, поскольку I _n > I_a.

4.5.12 Определяем класс вентилей. В соответствии с найденной величиной обратного напряжения

U _{обр m} = 57.8 B

Выбираем вентили класса 1 с величиной допустимого обратного напряжения

U _{обр m макс доп} = 100 В.

Задание

Произвести расчет мощного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме с трехфазным питанием. Параметры нагрузки указаны в таблице 4.2. Температуру охлаждающего воздуха принять согласно табл. 4.3. Частота питающей сети 50 Гц.

 

Контрольные вопросы:

1. Трехфазная схема выпрямления с нулевым проводом. Принцип работы. Временные диаграммы.

2. Трехфазная мостовая схема выпрямления. Принцип работы. Временные диаграммы.

Литература: [5, 6].

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5.

РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ С ЕМКОСТНОЙ СВЯЗЬЮ

Схема усилителя

^_________________________________________________________________________________________ ^¤ По отмеченным пунктам производится повторное выполнение расчетов с измененными условиями

Схема транзисторного усилительного каскада с емкостной связью показана на рис. 5.1.

Задача расчета

Определение номинальных значений всех пассивных компонентов схемы каскада (резисторов R ₁, R ₂, R_к, R_э и конденсаторов С ₁, С ₂, С ₃); определение коэффициента нестабильности каскада S_i; построение линий нагрузки каскада по постоянному и переменному току; определение коэффициентов усиления каскада по току, напряжению и мощности (K_U, K_I, K_P); определение входного и выходного сопротивления каскада (R_вх, R_вых).

Исходные данные для расчета

Исходными данными для расчета усилительного каскада являются напряжение источника питания Е_к, параметры рабочей точки транзистора: ток покоя I _{0 к} и напряжение покоя U _{0 кэ}; сопротивление нагрузки R_н; минимальная частота усиливаемого сигнала f ₀.

Например. В качестве исходных данных для выполнения примера расчета принимаем:

Е_к = 24 В, I _{0 к} = 15 мА,   U _{0 кэ} = 12 В,    R_н = 600 Ом,  f ₀ = 400 Гц.

Условия расчета

В предлагаемой методике расчета не рассматривается вопрос выбора режима работы транзистора по постоянному току.

Решение этих вопросов представляет собой самостоятельную, достаточно сложную задачу, решение которой, как правило, является неоднозначным и зависит от множества дополнительных условий и ограничений. Учет всех этих требований потребовал бы применения нескольких вариантов подхода к решению задачи и сильно увеличил бы и без того достаточно большой объем работы по данной теме.

В основу расчета каскада положено использование входных и выходных характеристик примененного транзистора, по которым определяются необходимые для расчета параметры транзистора.

Порядок расчета

5.5.1 Производится выбор транзистора по выше описанной методике в пункте 1.3, а так же с учетом того что: ,  = 180 мВт,

где .

Выбираем транзистор МП – 25 с параметрами:

300 мА	13 ÷ 25	40 В	200 мВт

5.5.2 Расчет сопротивлений резисторов.

Сопротивления резисторов R ₁, R ₂, R_к, R_э определяем, исходя из условия обеспечения режима каскада по постоянному току:

а) наносим на семейство выходных характеристик транзистора (рис. 5.2,а) рабочую точку каскада и определяем постоянную составляющую тока базы:

I _{0 б} ≈ 0.9 мА;

б) определяем постоянную составляющую тока эмиттера

I _{0 э} = I _{0 к} + I _{0 б} = 15 + 0.9 = = 15.9 мА;

в) величину падения напряжения на резисторе R_э принимаем равной 0.2 Е_к.

Определяем сопротивление резистора R_э =

г) определяем сопротивление резистора

R_к =

д) на входную характеристику транзистора (рис. 5.2,б) наносим рабочую точку транзистора и определяем падение напряжения между эмиттером и базой в режиме покоя

U _{0 бэ} ≈ 0.25 В;

е) задаемся величиной сквозного тока делителя I_д, протекающего через последовательно включенные резисторы R ₁ и R ₂. Принимаем I_д = 10 ∙ I _{0 б} = 10 ∙ 0.9 = 9 мА;

ж) определяем сопротивление резистора R ₂:

R ₂ =

з) определяем сопротивление резистора R ₁:

R ₁ =

5.5.3 Определение коэффициента нестабильности каскада:

а) определяем величину R_д:

R_д =

б) определяем коэффициент усиления транзистора

в) определяем коэффициент нестабильности

S_i =

Приемлемые значения коэффициента нестабильности лежат в пределах 3 ÷ 5.

В случае если величина S_i, полученная расчетом, лежит вне указанных пределов, следует изменить параметры цепи смещения. Для увеличения S_i необходимо уменьшить ток делителя I_д или величину падения напряжения на резисторе R_э.

В нашем случае S_i = 2.18 < 3. Уменьшаем величину тока делителя I_д и повторяем расчеты, начиная с п.5.5.2.в.

5.5.2 е^¤) принимаем I_д = 5 I _{0 б} = 5 ∙ 0.9 = 4.5 мА;

ж^¤) определяем сопротивление резистора R ₂:

R ₂ =

з^¤) определяем сопротивление резистора R ₁:

R ₁ =

5.5.3 а^¤) определяем величину R_д:

R_д =

в^¤) определяем новое значение коэффициента нестабильности

S_i =

Такое значение S_i можно считать удовлетворительным, поэтому останавливаемся на найденных значениях сопротивлений резисторов R ₁ и R ₂.

5.5.4 Определение усилительных параметров каскада:

а) по входной характеристике (рис.9,б) определяем входное сопротивление транзистора как котангенс угла наклона касательной к этой характеристике, проведенной через рабочую точку.

r _вх = сtg

б) определяем входное сопротивление каскада как эквивалентное сопротивление трех параллельно включенных сопротивлений R ₁, R ₂, r_вх. Поскольку сопротивление параллельно включенных резисторов R ₁ и R ₂ представляет собой найденную нами величину R_д, для определения R_вх можем воспользоваться более простой формулой:

R_вх = R_д // r_вх =

в) определяем эквивалентное сопротивление нагрузки каскада по переменному току

R_{н ~} = R_к // R_н =

г) определяем коэффициент усиления каскада по току с учетом шунтирующего действия входных и выходных цепей усилителя

K_I =

д) определяем коэффициент усиления по напряжению

K_U = – K_I

Физический смысл отрицательного значения коэффициента усиления по напряжению заключается в том, что выходное напряжение сдвинуто по фазе на 180⁰ относительно входного, т.е. мгновенная полярность выходного напряжения всегда обратна мгновенной полярности входного;

е) определяем коэффициент усиления каскада по мощности

К_Р = │K_I K_U│= 6.6 ∙ 44.5 = 296;

ж) определяем выходное сопротивление усилителя, как параллельное соединения транзистора и сопротивления в цепи коллектора

R_вых = r_вых // R_к.

Ввиду того, что обычно r_вых >> R_к, можно считать

R_вых ≈ R_к   = 480 Ом.

5.5.5 Расчет емкостей конденсаторов в схеме усилительного каскада:

а) определяем емкость конденсатора С ₁, исходя из условия, что на частоте усиливаемого сигнала   << R_вх.

Принимаем  = 0.1 R_вх.

Отсюда

С ₁=

б) определяем емкость конденсатора С ₂, полагая = 0.1 R_э:

С ₂ =

в) определяем емкость конденсатора С₃, полагая = 0.1 R_н:

C ₃=

5.5.6. Построение линии нагрузки каскада по постоянному току.

Линия нагрузки по постоянному току представляет собой графическую зависимость между постоянными составляющими тока коллектора и напряжения коллектор – эмиттер, выражаемую формулой:

U _кэ = E_к – I _к (R_к + R _э).

Линия нагрузки строится на семействе выходных характеристик транзистора (рис.9,а) следующим образом:

а) определяем точку, соответствующую режиму холостого хода коллекторной цепи (I _{к хх} = 0):

U _{кэ хх} = Е_к = 24 В.