Коэффициент передачи ЭП равен

(14)

где R_{ЭКВ Н} эквивалентное сопротивление нагрузки ЭП, состоящее из параллельно включенных R_1Э и R_Н.

Входное сопротивление

R_{ВХ Э}= h_11Э+ (h_21Э+1)R_{ЭКВ Н}× (15)

Выходное сопротивление ЭП равно

, (16)

где R_ИСТ – сопротивление источника сигнала, стоящего перед ЭП. Если перед ЭП стоит ССУ, то R_ИСТ≈R_3С.

Рисунок 7 – Эмиттерный повторитель

 

Таким образом, коэффициент передачи ЭП немного меньше единицы, но он обладает высоким входным и малым выходным сопротивлениями.

 

ПОРЯДОК РАСЧЕТА УСИЛИТЕЛЯ

 

1 Расчет усилителя начинается с расчета выходного каскада, т.е. эмиттерного повторителя.

Вычисляем ток нагрузки

I_Н~ = U_ВЫХ / R_Н (15)

Затем определяем постоянную составляющую тока эмиттера ЭП, который должен превышать ток нагрузки в 2-3 раза I_ЭП-=(2-3)∙I_Н.

Отсюда сопротивление в цепи эмиттера ЭП составит

R_Э= U_П2 / I_ЭП- (16)

Определяется мощность рассеивания на коллекторе транзистора

P_К =U_КЭ· I_К0, (17)

где можно принять I_К0≈ I_ЭП-.

Выбирается бескорпусной БТ, у которого максимальная мощность рассеивания на коллекторе Р_{К max} больше, чем рассчитанная выше.

По выходным характеристикам транзистора в рабочей точке (РТ) при U_КЭ=U_П1 определяем ток базы. Затем в этой же точке определяем коэффициент передачи тока базы h_21Э= ΔI_К / ΔI_Б , и по входным характеристикам определяем входное сопротивление транзистора

h_11Э=ΔU_БЭ /ΔI_Б.

Из входных характеристик определяем также постоянное напряжение база-эмиттер транзистора U_БЭП-.

Рассчитываем коэффициент передачи ЭП по формуле

, (18)

где R_НЭ=(R_Э ∙R_Н)/(R_Э+R_Н)

и входное сопротивление по переменному току

R_{ВХ ЭП~}=h_11Э+(h_21Э+1)∙R_{Н Э}

Напряжение сигнала на входе ЭП должно составлять

U_{ВХ ЭП}= U_ВЫХ/К_{U ЭП}

Переменный входной ток ЭП составляет

(19)

2 Затем рассчитывается ССУ (рис 5).

Ток коллектора I_{К VT2C} источника тока VT_2C (он же ток эмиттера транзистора VT_1C) должен примерно на порядок превышать амплитуду входного переменного тока ЭП I_{ВХ Э~}.

Падение напряжения на резисторе R_4С рекомендуется брать примерно 1/3 от напряжения питания U_П2.

Мощность рассеивания на коллекторе P_{К VT2C} = U_КЭ· I_{К VT2C}.

Выбираем транзистор, у которого Р_{К max} > P_{К VT2C}.

Из выходных характеристик в РТ определяется ток базы транзистора VT_2С. А по входным характеристикам определяем постоянное напряжение база-эмиттер транзистора VT_2С U_БЭ- и h_{11Э VT1C}.

Напряжение U_КЭ дифференциального каскада составляет примерно половину напряжения питания U_П1. А напряжение между коллектором дифференциального усилителя и выходом ЭП (которое равно нулю) составляет

0,5∙U_П1= U_{ЭБ VT1С}+ I_{Э VT1С}∙ R_3С + U_{ЭБ ЭП}.

Принимаем, что U_{ЭБ VT1С}= U_{ЭБ VT2С}. Тогда резистор

R_3С = (0,5∙U_П1 - U_{ЭБ VT1} -U_{ЭБ ЭП})/ (I_{Э VT1} + I_{Б ЭП})

Коэффициент передачи схемы смещения равен коэффициенту передачи ЭП на транзисторе VT_1C умноженному на коэффициент передачи цепочки R_3С и R_{ВХ ЭП}. Считаем, что сопротивление источника тока транзистор (VT_2C) равно бесконечности. Для определения коэффициента передачи ЭП на транзисторе VT_1C находим h_21Э, и h_11Э.

,

где R_НЭ=R_3C+R_{ВХ ЭП}

Если необходимо увеличить коэффициент передачи, то можно увеличить ток источника тока (VT_2С), это приведет к уменьшению величины резистора R_3С и, следовательно, возрастет K_{U СС}.

R_{ВХ СС}=h_11Э +(h_21Э +1)∙R_{Н Э}

Для того, что бы использовать один делитель напряжения R_1С и R_2С для источников тока схемы смещения и дифференциального каскада (см. схему рис. 8) берем напряжение на базе транзистора равным U_БVT2C=(0,6-0,7)U_П2. Тогда напряжение на резисторе R_4C будет равно U_R4C =U_П2 - U_БVT2C- U_{ЭБ VT1С}. Величина резистора в цепи эмиттера определяется R_4С= U_R4C/(I_КVT2C +I_БVT2С).

 

Расчет ДК.

В качестве дифференциальной пары транзисторов VT₁ и VT₂ следует брать сдвоенные транзисторы, т.к. парные транзисторы имеют минимальный разброс параметров.

Расчет ДК рекомендуется начинать с построения зависимости

h_11Э =f(I_Б) (рис.8), используя для этого входные характеристики транзисторов VT₁ и VT₂.

Рис. 8 -

Затем в соответствии с заданным значением входного сопротивления усилителя (2) определить значение тока базы I_Б0Д (индекс Д означает, что данный параметр транзистора используется для ДК).

Если по характеристикам транзистора в области малых токов базы нельзя определить ток I_Б0Д для получения заданного значения h_11Э0, то его можно определить следующим образом. Определяем значения I_Б и h_11Э в какой-нибудь точке характеристики и по формуле I_Б0Д = I_Б ∙ h_11Э / h_11Э0 находим необходимый ток базы I_Б0Д.

По выходным характеристикам транзистора находится ток коллектора I_К0Д. Для полученной рабочей точки определяется h_21Э.

Если РТ находится в области малых токов базы и коллектора и параметр h_21Э0 сложно определить по характеристикам, то для его определения можно воспользоваться следующим соотношением

Определяем h_21Э в доступной области малого тока коллектора I_К. Принимая, что

I_К0 ≈ h_21Э0 ∙I_Б0

получаем и окончательно h_21Э0 ≈ h²_21Э∙I_Б0 / I_К.

Задаваясь напряжением U_КЭД≈0,5∙U_П1 определяем величину сопротивления в цепи коллектора R₂ =0,5∙U_П1/ I_К0Д.

Проверить транзистор на допустимую мощность рассеивания. Для этого определяем P_К=U_КЭД∙I_К0Д. Эта мощность должна быть меньше, чем P_{К max}. Если это условие не выполняется, то взять транзистор с большей мощностью рассеивания на коллекторе.

Рассчитываем К_{U Д} по формуле (1). Затем рассчитываем коэффициент передачи всего устройства

К_U= К_{U Д}∙K_{U CC}∙K_{U ЭП}

Если ток через один транзистор ДК составляет I_К0, то ток источника тока (VT3) должен составить I_0VT3 =2∙I_К0. Выбираем транзистор такого же типа, что и VT_2С.

Как уже говорилось, используется один делитель напряжения R_1С и R_2С для источников тока схемы смещения и дифференциального каскада (см. схему рис. 9). Напряжение на базе транзистора равным U_БVT3=(0,6-0,7)U_П2. Тогда напряжение на резисторе R₃ будет равно U_R3 =U_П2 - U_БVT2C- U_{ЭБ VT1С}. Величина резистора в цепи эмиттера определяется R_4С= U_R4C/(I_КVT2C +I_БVT2С).

Напряжение на эмиттере VT₃ составит U_Э3= U_Б3 + U_БЭ

Сопротивление R3= (U_П2- U_Э3)/ I_{0 VT3}

Ток I_Д делителя напряжения R4, R5 выбирается примерно на порядок больше, чем сумма токов базы VT3 и VT5, т.е. он равен.

Тогда R4= U_Б3/(I_Д + I_Б3+ I_Б5 ).

Принципиальная схема всего устройства приведена на рис. 9.

Рис. 9- Принципиальная схема усилителя

 

4 Расчет корректирующей ёмкости С1.

 

4.1 Определяем влияние БТ на АЧХ в заданном диапазоне частот. Для этого по параметрам, взятым из справочника определить предельную частоту

и по формуле

 

найти на сколько снизится |h_21Э| и соответственно коэффициент усиления БТ на высокой частоты (К_{U БТ В}). Определим относительный коэффициент частотных искажений за счет БТ

Определим на сколько надо снизить коэффициент усиления на ВЧ за счет корректирующей ёмкости (коэффициент М в разах)

и величина корректирующей ёмкости равна

.

Рассчитываем АЧХ

а) от влияния корректирующей ёмкости

б) от влияния БТ

 

 

в) результирующая АЧХ

М_В=М_{БТ В} ∙М_{С В}

г) вычисляем обратную величину

Y=1/М_В

Вычисления проводим до частоты, на которой коэффициент передачи снижается в 10 раз

д) строим зависимость Y=F(f)

 

4.2 Определяем влияние ПТ на АЧХ в заданном диапазоне частот. Для этого по параметрам, взятым из справочника определить предельную частоту

и по формуле

 

найти на сколько снизится |h_21Э| и соответственно коэффициент усиления БТ на высокой частоты (К_{U БТ В}). Определим относительный коэффициент частотных искажений за счет БТ

Приложение А. Параметры и характеристики бескорпусных транзисторов.

Таблица А1

Тип БТ	РК max, мВт	UКЭ max, В	h21Э	| Н21Э|	f, МГц	Размер, мм
КТ307А				2,5		0,7х0,7
КТ307Б				2,5		0,7х0,7
КТ307В				2,5		0,7х0,7
КТ307Г				2,5		0,7х0,7
КТ331А				2,5		1,2х1,2
КТ331Б				2,5		1,2х1,2
КТ331В				2,5		1,2х1,2
КТ359А						0,7х0,7
КТ359Б						0,7х0,7
КТ359В						0,7х0,7
КТ369А						2х2
КТ369Б						2х2
КТ384А				4,5		2х2
КТС394А	2∙150					4х4
КТС394Б	2∙150					4х4
КТС395А	2∙125					4х4
КТС395Б	2∙125					4х4
КТ396А						1,2х1,4
КТ397А						2,2х2,2
КТС398А-1	2∙30					1,5х1,5
КТС398Б-1	2∙30					1,5х1,5

 

 

Тип ПТ n-канальн	РСmax, мВт	UСИmax, В	IC0, мА	UЗИ0, В	S0, мА/В	| S|, мА/В	f, МГц	Размер, мм
КПС 202 А-2	2∙30		0,5			0,1		2,2х2,6
КПС 202 Б-2,	2∙30		0,75		1,5	0.2		''
КПС 202 В,2	2∙30		1,5	1,5		0.2		''
КПС 202 Г-2	2∙30		2,5		2,5	0,2		''
КП 202 Д-1,			1,2	1,2		0.6		2,2х2,2
КП 202 Е-1						0,1		''
КП 308 А,			0,8	0,8		0.2		1х1
КП 308 Б,			1,2		2,4	0.2		''
КП 308 В,			2,8	1,4		0,4		''
КП 308 Г,			4,5			0,4		''
КП 308 Д						0,4		''

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1 Игнатов А.Н.,Фадеева Н.Е., Савиных В.Л. и др. Классическая электроника и наноэлектроника. Учебное пособие/изд. «Флинта», М., 2009. Стр.177-184.

2 Игнатов А.Н. и др. Основы электроники: Учебное пособие /СибГУТИ.-Новосибирск, 2005. Стр.123-128.

3 Справочники по биполярным и полевым транзисторам.

4 Савиных В.Л. Конспект лекций по электронике. 2012. Электронная версия.

 

Св. План 2013, поз.

 

 

Валерий Леонидович Савиных

 

 

Курсовая работа

по дисциплине Электроника

 

 

(методические указания).

 

Редактор доцент

Корректор

 

Лицензия №020475, январь 1998 г. Подписано в печать

Формат бумаги 62 84 1/16

Бумага писчая № 1. Уч. изд. л. Тираж 00 экз.

Заказ №

Типография СибГУТИ, 630102, г. Новосибирск, ул. Кирова, 86.