Контрольное задание №1
Исходные данные (Вариант №4):
Еп, В
9
I0K, мА
12
U0КЭ, В
4
EГ, мВ
50
RГ, кОм
0,6
fН, Гц
120
fВ, кГц
10
M, дБ
1
tСМИН, оC
0
tСМАКС, оC
35
Изобразим полную принципиальную схему предварительного каскада элементами связи с источником сигнала и последующим каскадом.
Выберем тип транзистора исходя из заданного режима его работы и частоты верхнего среза усилителя fВ
Еп=9В; I0K=12 мА; fВ=10кГц
Возьмем низкочастотный транзистор малой мощности. Например ГТ108А [3]. Это германиевый сплавной транзистор p-n-p типа.
Выпишем его основные параметры из справочника [3]:
Параметры
Режим измерения
ГТ108А
h21ЭМИН
UКЭ=-5В; IЭ=1 мА; tС=20 оC
20
h21ЭМАКС
55
СК, пФ
UКБ=-5В; f=465 кГц
τК, нс
5
fh21Э, МГц
UКЭ=-5В; IЭ=1 мА
0,5
IКБО, мкА
UКБ =-5В; tС=20 оC
15
Рассчитаем параметры малосигнальной модели биполярного транзистора [1].
Среднее значение коэффициента передачи тока равно:
(1.1)
h21Э=33,2.
Выходная проводимость определяется как
(1.2)
h22Э=1,2*10-4 См.
Здесь UA— напряжение Эрли, равное 70... 150 В у транзисторов типа р-n-р.
Объемное сопротивление области базы rБ можно определить из постоянного времени τК коллекторного перехода:
(1.3)
rБ=100 Ом
Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода определяется по формуле:
(1.4)
rБ’Э=74 Ом
где =2,2 Ом дифференциальное сопротивление эмиттера;
0,026 В — температурный потенциал при Т= 300 К;
m=1 — поправочный коэффициент, принимаемый примерно равным 1 для германиевых транзисторов.
Входное сопротивление транзистора:
(1.5)
h11Э=174 Ом
Емкость эмиттерного перехода равна:
(1.6)
СБ’Э=4,3 нФ
Проводимость прямой передачи:
(1.7)
Y21Э=0,191 См
Рассчитаем параметры эквивалентной схемы биполярного транзистора по дрейфу [1].
Минимальная температура перехода транзистора
(1.8)
где PK— мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;
(1.9)
PK=48 мВт,
RПС=0,5 °С/мВт,
tПmin= 14,4°С.
Максимальная рабочая температура перехода:
tПmax= tСmax+ RПС PK (1.10)
tПmax=49,4°С
Значение параметра h/21Э транзистора при минимальной температуре перехода:
(1.11)
h/21Э =26,4.
Значение параметра h//21Э транзистора при максимальной рабочей температуре перехода:
(1.12)
h//21Э =52,3.
Изменение параметра Δh21Э в диапазоне температур:
(1.13)
Δh21Э =26
Изменение обратного тока коллектора в диапазоне температур:
(1.14)
ΔIКБ0=81 мкА,
где α — коэффициент, принимаемый для германиевых транзисторов в интервале 0,03— 0,035
Эквивалентное изменение тока в цепи базы в диапазоне температур:
(1.15)
ΔI0=0,4 мА
Эквивалентное изменение напряжения в цепи базы, вызванное изменением температуры окружающей среды:
(1.16)
ΔU0=0,12В
Рассчитаем элементы эммитерной стабилизации тока покоя транзистора:
Зададимся падением напряжением на сопротивлении RЭ в цепи эмиттера транзистора равным
URЭ=0,2Eп=1,8В (1.17)
Определим сопротивление этого резистора:
(1.18)
RЭ=150 Ом
а также сопротивление резистора в цепи коллектора:
(1.19)
RК=267 Ом
Округлим их значения до ближайших стандартных, они будут равны соответственно 150 Ом и 270 Ом
Зададимся допустимым изменением тока коллектора в диапазоне температур из условия
(1.20)
ΔI0К=0,5I0K=6 мА
При этом необходимо учитывать, что меньшее значение изменения этого тока приводит к увеличению тока, потребляемого резистивным делителем в цепи базы, к снижению входного сопротивления и ухудшению КПД каскада.
Исходя из требуемой стабилизации тока покоя каскада, определяют эквивалентное сопротивление в цепи базы транзистора:
(1.21)
RБ=4,2 кОм (стандартная величина – 4,3 кОм)
Рассчитаем ток базы в рабочей точке:
(1.22)
IОБ=0,36 мА
Пусть U0БЭ=0,3 В
Напряжение на нижнем плече резистивного делителя в цепи базы:
(1.23)
URБ2=2,1 В
Сопротивление верхнего плеча резистивного делителя в цепи базы:
(1.24)
RБ1=10 кОм (стандартная величина – 10 кОм)
Сопротивление нижнего плеча делителя в цепи базы:
(1.25)
RБ2=4,2 кОм (стандартная величина – 4,3 кОм)
Входные сопротивления рассчитываемого RВХ и последующего RВХ2= RН каскадов:
(1.26)
RВХ1=167 Ом
Выходное сопротивление каскада:
(1.27)
RВЫХ=260 Ом
Определим емкости разделительных (СР1 и СР2) и блокировочного (СЭ) конденсаторов. Эти конденсаторы вносят частотные искажения в области нижних частот примерно в равной степени. В связи с этим заданные на каскад частотные искажения МН(дБ) в децибелах целесообразно распределить поровну между данными элементами:
МНСР1=МНСР2=МНСЭ=0,33 дБ
Емкость первого разделительного конденсатора:
(1.28)
СР1=6,1 мкФ (стандартная величина – 6,2 мкФ)
Емкость второго разделительного конденсатора:
(1.29)
СР2=11 мкФ (стандартная величина – 10 мкФ)
Емкость блокировочного конденсатора в цепи эмиттера:
(1.30)
где
(1.31)
М0=7,7;
СЭ=238 мкФ (стандартная величина – 240 мкФ);
Сопротивление нагрузки каскада по переменному току:
(1.32)
=103 Ом
Коэффициент передачи каскада по напряжению:
(1.33)
КU=20
Сквозной коэффициент передачи по напряжению:
(1.34)
КЕ=4,2
Выходное напряжение каскада:
(1.35)
UВЫХ=213 мВ
Коэффициент передачи тока:
(1.36)
Ki=20
Коэффициент передачи мощности:
(1.37)
KP=383
Верхняя граничная частота каскада определяется по формуле:
(1.38)
где — эквивалентная постоянная времени каскада в области верхних частот.
Постоянную времени можно определить из выражения
(1.39)
где и — постоянные времени входной и выходной цепей соответственно.
Эти постоянные времени определяются по формулам
(1.40)
(1.41)
где С0 — эквивалентная входная емкость каскада,
Страницы: 1, 2
