Источника питания, расчет сопротивления резисторов

Исходные данные:

Сопротивление нагрузки R_н = 300 Ом;

Амплитуда напряжения в нагрузке U_нм =2 В;

Внутреннее сопротивление источника сигнала R_G = 500 Ом;

Допустимые частотные искажения на граничной частоте М_н = М_в =1,41;

Максимальная температура окружающей среды Т_м =40 ⁰С;

Нижняя граничная частота F_н=100 Гц

Рассчитаем сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:

 , Ом                                         (1)

где: К _R – коэффициент соотношения сопротивлений R_Н и R_К.

К _R =1,2-1,5 при R_Н ≤1 кОм;

 

 

К _R =1,5-5,0 при R_Н >1 кОм.

 кОм.

Номинал резистора R_К выбираем по приложению 2, R_К =0,68 кОм.

Определим эквивалентное сопротивление нагрузки каскада

, Ом                                              (2)

 Ом.

Найдем амплитуду коллекторного тока транзистора:

 , А                                                     (3)

 мА.

Определим ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора

 , А                                                       (4)

где: k_з – коэффициент запаса

k_з – 0,7-0,9

k_з – 0,7 максимальные нелинейные искажения,

k_з – 0,95 максимальный КПД.

 мА.

Рассчитаем минимальное напряжения коллектор – эммитер в рабочей точке транзистора:

, В                                            (5)

где: U₀ – напряжение коллектор – эммитер, соответствующее началу прямолинейного участка выходных характеристик транзистора, В;

 В.

Если U_{кэп min} – меньше типового значения U_кэп =5 В, то выбираем

U_кэп =5 В.

 

 

Рассчитаем напряжение источника питания

 , В                                           (6)

 В

Значение расчетного напряжения округлим до ближайшего целого числа, 20 В. Принимаем напряжение питания 20 В.

Определим и выберем номинал сопротивления резистора эммитерной цепи транзистора.

 , Ом                                             (7)

 Ом.

Номинал резистора R_э выбираем по приложению 2, R_э =430 Ом.

Выбираем транзистор из приложения 1 по параметрам:

а) Максимально допустимое напряжение коллектор – эммитер

U_{кэ доп}≥U_п, В                                                           (8)

б) максимально допустимый средний ток коллектора

I_{к доп}>I_кп, А                                                              (9)

в) Максимальная мощность рассеивания на коллекторе Р_{к max} при наибольшей температуре окружающей среды Т_m.

 , Вт                                                  (10)

Р_{к max} – находится по формуле:

 , Вт                                        (11)

где: Р_{к доп} – максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе при температуре окружающей среды Т₀, Вт;

Т_{н max} – максимальная температура перехода, ⁰С;

Т₀ – температура окружающей среды, при которой нормируется Р_{к доп}, 25 ⁰С;

По максимально допустимому напряжению эммитер – коллектор и максимально допустимому среднему току коллектора выбираем транзистор КТ-315 Г.

 В;

мА

Вычертим выходные характеристики выбранного транзистора.

На выходных характеристиках транзистора КТ 315 Г строим нагрузочную прямую постоянного тока по точкам А и В.

Точка А:

, В  , А                                         (12)

 В  А

Точка В:

, В , А

В А.

Нанесем рабочую точку С на нагрузочную прямую с координатой

I_к= I_кп=13,71·10^-3 А, уточним напряжение U_кэ в точке покоя

U_кэп=4,76 В.

Рассчитаем мощность в точке покоя транзистора:

, Вт.

Определим наибольшую мощность рассеивания транзистора при максимальной рабочей температуре:

 Вт,

P_{к max}=126,3·10^-3 Вт>P_кп=65,26·10^-3 Вт, следовательно транзистор КТ 315 Г выбран правильно.

Находим координаты рабочей точки С на входной характеристике транзистора I_бп=0,2 мА, U_бэп =0,48 В.

Определим ток базового делителя R_б1, R_б2.

 

 , А                                                   (13)

А.

Рассчитаем сопротивление резистора базового делителя:

, Ом                                           (14)

 

 Ом.

Выбираем номинал сопротивления резистора R_б2 = 6,2 кОм.

Определяем сопротивление резистора базового делителя:

 , Ом                                   (15)

Ом.

Принимаем номинал резистора R_б1 20 кОм.

Найдем эквивалентное сопротивление базового делителя

, Ом                                                   (16)

 Ом