Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Выбор рабочей точки транзистора

Выбор рабочей точки А в транзисторе в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует, сводится к выбору тока коллектора А1 и напряжения А1. Найдём значения А1, А1 и А1, считая, что сопротивление эмиттера Rэ1 = 0:

UH т1 = = =0,57, В

Сопротивление нагрузки для входного каскада Rн1=Rвх2= 80, Ом

m1 = = =0,0072, А

Umin = 1 В; Кзап = 0,9

А1 = UH т + Umin = 0,57 + 1 = 1,57

Из схемы выходного каскада следует, что потенциал А1 отрицательный, т.е. А1= -1,57 ,В.

А1= = = 0,0078

А1 = IкА1 * | А1 | = 0,0078 * 1,57 = 0,013 ,Вт

Таким образом, условия выбора транзистора выходного каскада следующие:

5. Тип проводимости: p-n-p

6. Iкдоп 2 * IкА1 = 16 ,мА

7. Uкдоп ≥ Е = 24

8. Pкдоп ≥ PкА1 = 13 ,мВт

Транзистором, удовлетворяющим всем требованиям, является КТ3107Д.

Основные характеристики транзистора представлены в следующей таблице:

Тип проводимости Uкэ,В Iк,мА Pк,мВт 0 (t0),мкА
p-n-p       0,1 при t0=250С

 

 

Построим линию статической нагрузки:

Iк1 = f(Uкэ1)

Uк1 = -Е + Iк1 * Rк1

Uэ1 = -Iэ1 * Rэ1 ≈ -Iк1 * Rэ1

Uкэ1 = Uк1 – Uэ1= -Е + Iк1 *(Rк1+Rэ1)

Iк1 = +

Найдем сопротивления коллектора и эмиттера. Из уравнения статистической нагрузки:

Rк1+Rэ1= = = 1446 ,Ом

Rэ1= (0,1…0,3) Rк1

Возьмем Rэ1= 0,1 Rк1, тогда:

Rк1= = = 1315 ,Ом

Rэ1= 0,1 Rк1= 0,1*1315=131 ,Ом

Построим статистическую линию нагрузки.
При А1=0 Uкэ1 = -Е = -24

При А1=0 Iк1= = = 0,0083

Построим динамическую линию нагрузки Uк’1 и рабочую точку.

1 = - = - = -2,18, В

Отметим значения токов А1 + m1 и А1 - m1, спроецируем соответствующие им точки на линии динамической нагрузки на ось напряжений и найдем m1. Найденное значение

m1 = 0,6 В больше рассчитанного ранее m1 = 0,57 В.

β= = = 180

 

Расчёт элементов фиксации рабочей точки

 

Фиксация рабочей точки для каскада на биполярном транзисторе осуществляется резистивным делителем R11 и R21.

По входным характеристикам транзистора определим величины А1, UбэА1

А1 = 0,14,м А

UбэА1 = 0,4, В

Найдем температурные изменения токов:

= (0,001…0,01) m1= 0,005*0,007=35, мкА

0 (t0)= Iк0 (t0спр)* = = 2,6, мкА

0 (t0лаб)= Iк0 (t0спр)* = = 0,1, мкА

= | 0 (t0) - Iк0 (t0лаб ) | = |2,6*10-6 -0,1*10-6 | = 2,5, мкА

Тогда коэффициент нестабильности N1 определяется следующим образом:

N1= = = 14

N1 должен находиться в диапазоне (2…15). Это условие выполняется.

Найдем сопротивление R21:

=3692, Ом

Найдём ток делителя IД1:

IЭА1= IбА1+ IкА1= 0,14+7,8=7,9 ,мА

IД1= IбА1+ = 0,14*10-3+ =2,5 ,мА

Ток делителя должен быть IД1 ≥ (3…10) А1:

Условие выполняется.

Найдём сопротивление R11:

R11= 26615,Ом

Расчёт коэффициента усиления входного каскада

По входным характеристикам биполярного транзистора найдем его входное сопротивление:

h11э1= = 400

Rвх1= 356, Ом

Тогда коэффициент усиления выходного каскада определятся так:

К1= - - =-34,42

K1=-34,42

Расчёт ёмкостных элементов

Для каскадов на биполярном транзисторе значения емкостей конденсаторов C1 и Сэ1 рассчитываются следующим образом:

С1= 19,55*10-6 = 19,55 ,мкФ

Сэ1= = = 0,0119=11,9 ,мФ

 

 

Расчёт реально достигнутого коэффициента усиления

Реально достигнутый в схеме коэффициент усиления разомкнутого усилителя в области средних частот определяется следующими формулами:

К1 = - - =-34,42

К2 = - - =-18,74

Креал = =K1*К2=645

Реально достигнутый коэффициент усиления должен быть больше рассчитанного в пункте 1 коэффициента усиления К.

 

Креал=645 ≥ К=57,2

Условие выполняется.

 

 

Расчёт элементов цепи ООС

Так как проектируемый усилитель содержит два каскада, используем последовательную обратную отрицательную связь по напряжению. Найдём сопротивление обратной связи:

= =-1,2*10-3

=8323,Ом

Тогда коэффициент усиления усилителя с обратной связью можно найти так:

 

= =362

6. Построение характеристики Мос(ω)

Характеристика Мос(ω) для двухкаскадного усилителя строится по следующим формулам в масштабе десятичных логарифмов круговой частоты:

Мосвв) = Моснн) =

Х= для Мосвв)

Х= для Моснн)

2*3,1416 *20 = 126 рад/с

Моделирование

Моделирование выполняется с помощью пакета схемотехнического моделирования Micro-Cap 9. Целью моделирования является установление корректности расчета и степени соответствия расчетных параметров требованиям технического задания. В процессе моделирования при необходимости корректируются значения элементов схемы.

В результате моделирования получим переходные и частотные характеристики входного и выходного каскадов усилителя, усилителя без ООС и с ООС.

 

Выходной каскад

Схема выходного каскада:

 

 

Переходная характеристика выходного каскада:

 

Частотные характеристики выходного каскада:

 

Входной каскад

Схема входного каскада:

 

 

Переходная характеристика входного каскада:

 

Выходной сигнал искажен из-за слишком большой входной амплитуды. Поэтому в этой и последующей схемах амплитуда уменьшена с 340 мВ до 1 мВ.

Теперь переходная характеристика выглядит так:

 

Частотные характеристики входного каскада:

 

Усилитель без ООС

Схема усилителя:

 

Переходная характеристика усилителя

 

 

Частотные характеристики усилителя:

Усилитель с ООС

Схема усилителя:

 

Переходная характеристика усилителя:

 

Частотные характеристики усилителя:

Результаты моделирования

  Схема   Расчетный коэффициент усиления Смоделированный коэффициент усиления Амплитуда входного сигнала Амплитуда выходного сигнала
Выходной каскад -18,74 -18,756 340 мВ 6353 мВ
Входной каскад -34,42 -34,445 1 мВ 34,86 мВ
Усилитель без ООС   644,679 1 мВ 617,97 мВ
Усилитель с ООС   24,981 340 мВ 8627 мВ

 

 

Спецификация.

Выходной каскад

Обозначения Наименование Количество Примечание
VT2,VT2ep Транзистор КТ3107Д    
V1 Генератор входного сигнала    
V2 Генератор напряжения 24 В    
Резисторы
R12 4785 Ом    
R22 409 Ом    
Rk2 266 Ом    
Re2, Rep2 27 Ом    
Rn 300 Ом    
Rk1 1110 Ом    
Конденсаторы
C2 2,94 мкФ    
Ce2 48 мФ    
C3 1,51 мкФ    

 

Входной каскад

Обозначения Наименование Количество Примечание
VT1 Транзистор КТ3107Д    
V1 Генератор входного сигнала    
V2 Генератор напряжения 24 В    
Резисторы
R11 26k Ом    
R21 3692 Ом    
Rk1 990 Ом    
Re1 99 Ом    
Rn 96 Ом    
Rg 50 Ом    
Конденсаторы
C1 19,55 мкФ    
Ce1 12 мФ    

 

Усилитель без ООС

Обозначения Наименование Количество Примечание
VT1, VT2, VT2ep Транзистор КТ3107Д    
V1 Генератор входного сигнала    
V2 Генератор напряжения 24 В    
Резисторы
R11 26k Ом    
R21 3692 Ом    
Rk1 990 Ом    
Re1 99 Ом    
R12 4785 Ом    
R22 409 Ом    
Rk2 266 Ом    
Re2, R2ep 27 Ом    
Rn 300 Ом    
Rg 50 Ом    
R29 70 Ом    
Конденсаторы
C1 19,55 мкФ    
Ce1 12 мФ    
C2 2,94 мкФ    
Ce2 48 мФ    
C3 1,51 мкФ    

 

 

Усилитель с ООС

Обозначения Наименование Количество Примечание
VT1, VT2, VT2ep Транзистор КТ3107Д    
V1 Генератор входного сигнала    
V2 Генератор напряжения 24 В    
Резисторы
R11 26k Ом    
R21 3692 Ом    
Rk1 990 Ом    
Re1 99 Ом    
R12 4785 Ом    
R22 409 Ом    
Rk2 266 Ом    
Re2, R2ep 27 Ом    
Rn 300 Ом    
Rg 50 Ом    
R29 70 Ом    
Roc 49940 Ом    
Конденсаторы
C1 19,55 мкФ    
Ce1 12 мФ    
C2 2,94 мкФ    
Ce2 48 мФ    
C3 1,51 мкФ    

 

 

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были приобретены навыки расчетов статических и динамических параметров электронных устройств, изучены методы проектирования и разработки электронных устройств, получены навыки практического применения ЭВМ для схемотехнического проектирования электронных устройств в среде схемотехнического моделирования Micro-Cap 9.

В результате выполнения курсовой работы спроектирован двухкаскадный усилитель с отрицательной обратной связью. Работа усилителя проверена в среде Micro-Cap 9.

 

 

Список литературы

1. Перепелкин А.И., Баскакова И.В. Усилительные устройства: Методические указания к курсовой работе. - Рязань.: РГРТА, 1997. 36 с.

2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др. Под редакцией Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с., ил.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 77; 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 - 3.137.200.56 (0.007 с.)