Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данной пояснительной записке представлены описание схемы и расчетные методики транзисторного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе. В соответствии с заданием рассчитаны необходимые параметры схемы.



Техническое задание

Рассчитать транзисторный усилитель низкой частоты на биполярном транзисторе со следующими параметрами:

- нижняя частота диапазона F_H= 100 Гц;

- коэффициент частотных искажений на низкой частоте M_H= 1,4;

- сопротивление нагрузки R_H = 1 кОм;

- переменная составляющая тока нагрузки I_mn= 10мА;

- напряжение питания E_п=+20В.



Содержание

Аннотация

Техническое задание

Содержание

Введение

1. Описание схемы транзисторного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе

2. Расчет транзисторного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе

2.1 Электрический расчет

2.2 Выбор обоснования элементной базы

Заключение

Список использованной литературы

Схема



Введение

Усилители являются одним из самых распространенных электронных устройств, применяемых в системах автоматики и радиосхемах. Усилители подразделяются на усилители предварительные (усилители напряжения) и усилители мощности.

Предварительные транзисторные усилители, как и ламповые, состоят из одного или нескольких каскадов усиления. При этом все каскады усилителя обладают общими свойствами, различие между ними может быть только количественное: разные токи, напряжения, различные значения резисторов, конденсаторов и т. п.

Для каскадов предварительного усилителя наиболее распространены резистивные схемы (с реостатно-емкостной связью). В зависимости от способа подачи входного сигнала и получения выходного сигнала усилительные схемы получили следующие названия:

1) с общей базой ОБ (рис. 1, а);

2) с общим коллектором ОК (эмиттерный повторитель) (рис. 1, б);

3) с общим эмиттером - ОЭ (рис. 1, в).

Рис. 1, а



Рис. 1, б

Рис. 1, в

Наиболее распространенной является схема с ОЭ. Схема с ОБ в предварительных усилителях встречается редко. Эмиттерный повторитель обладает наибольшим из всех трех схем входным и наименьший выходным сопротивлениями, поэтому его применяют при работе с высокоомными преобразователями в качестве первого каскада усилителя, а также для согласования с низкоомным нагрузочным резистором.



1. Описание схемы транзисторного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе

транзисторный усилитель биполярный эмиттер

Типовая схема одного из наиболее распространенных каскадов предварительного усиления -- резистивного каскада с общим эмиттером -- приведена на рис.2.

В этой схеме резисторы R1 и R2, подключенные к источнику питания E_к, составляют делитель напряжения. Напряжения, снимаемые с резисторов R1 и R2, используются для питания эмиттерного и коллекторного р -- n-переходов транзистора. Цепочка R₅C₂ представляет собой развязывающий фильтр.

Стабилизация режима работы транзистора осуществляется за счет введения в цепь эмиттера резистора R4. Падение напряжения на резисторе, пропорциональное току эмиттера, является обратным для перехода эмиттер--база. Тем самым в схеме устанавливается отрицательная обратная связь по постоянному току, которая автоматически стабилизирует режим работы каскада при изменении параметров транзистора.

Для устранения отрицательно обратной связи по переменному току, снижающей коэффициент усиления каскада по напряжению, резистор R4 шунтируется конденсатором СЗ достаточно большой емкости. Конденсаторы С1 и С4 разделительные.

Рис.2



Основной особенностью схемы с общим эмиттером является то, что входным током в ней выступает малый по величине ток базы. Поэтому входное сопротивление каскада с общим эмиттером выше, чем входное сопротивление каскада с общей базой.

Выходное сопротивление в схеме с общим эмиттером также достаточно велико (порядка десятков килоом). Это позволяет в многокаскадном усилителе обойтись без специальных согласующих устройств между каскадами. Поэтому схема с общим эмиттером является наиболее распространенной.



2. Расчет транзисторного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе

2.1 Электрический расчет

1. Выбираем тип транзисторов. Так как напряжение питания положительное, то для УНТ следует выбирать биполярные транзисторы структуры n-p-n. Должны выполняться условия:

а) В,

б) мА

В нашем примере выбираем транзисторы типа КТ3102A со следующими параметрами: в = 100; U_{к.э.макс.доп}= 50В; I_{к.макс.доп.} = 100мА; P_{к.макс.доп}= 250мВт.

2. Определяем величину тока покоя в цепи коллектора по формуле:

мА

3. Находим сопротивление нагрузки в цепи коллектора (рис. 1). При выборе величины сопротивления R₃ в цепи коллектора необходимо удовлетворять двум противоречивым требованиям: с одной стороны, желательно, чтобы сопротивление R₃ было возможно больше по сравнению с величиной входного сопротивления последующего каскада. С другой стороны, увеличение R₃ при заданном токе коллектора приводит к тому, что падение напряжения на этом сопротивлении увеличивается, а напряжение между коллектором и эмиттером U_кэ уменьшается до недопустимо малой величины (в течение той части периода усиливаемого напряжения, когда коллекторный ток возрастает, напряжение U_кэ может упасть до нуля и транзистор перестанет усиливать). С учетом этих требований расчетная формула для определения R₃ имеет вид:

О

Таким образом, с учётом допустимой мощности рассеяния рабочая точка выбрана правильно.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R₃, cоставляет:

Вт

4. Определяем сопротивление резистора R₄в цепи термостабилизации по формуле:

Мощность, рассеиваемая на резисторе R₄, равна

При этом принимают ток эмиттера в режиме покоя I_Эр примерно равным I_кр. С учетом найденных значений R₃, R₄, Р_R3 и Р_R4 выбираем стандартные значения и тип резисторов R₃ и R₄.

Вт



5. Находим емкость конденсатора С₃:

где F_н выражается в герцах,

R₃ -- в омах,

С₃ -- в микрофарадах.

Рабочее напряжение конденсатора С₃ должно превышать максимальное напряжение на резисторе R₄. В транзисторных УНЧ обычно используются электролитические конденсаторы типа К50-6, К50-7, К50-9, К50-12, К50-15 и др.

6. Находим напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме покоя:

7. Определяем элементы делителя напряжения в цепи базы R₁и R₂(рис. 1). Принимаем падение напряжения на сопротивлении резистора R₅фильтра:

Находим напряжение, подводимое делителю R₁, R₂

Выбираем ток в цепи делителя из условия



2.2 Выбор и обоснование элементной базы

На основании приведенного выше расчета выбираем элементы (для схемы электрической принципиальной):

В качестве транзисторов VТ1был взят биполярный транзистор КТ3102Е, со следующими характеристиками:

структура: n-p-n;

максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер: 20 В;

максимально допустимый постоянный ток коллектора: 100 мА;

максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора: 250мВт;

статический коэффициент передачи тока: 400-1000;

обратный ток коллектора не более: 0,015 мкА.

В соответствии с рассчитанными номиналами резисторов в пункте 2.1. имеем:

R_к= 350 Ом: МЛТ-0,125-350Ом2%;

R_э= 62Ом: МЛТ-0,125-62Ом2%;

R_б'= 4,4кОм: МЛТ-0,5-4,4кОм2%;

R_б''= 2,4 кОм: МЛТ-0,5-2,4кОм2%;



Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы была рассчитана схема усилителя постоянного тока, собранного по схеме дифференциального усилителя, с заданными характеристиками:

- напряжение входного сигнала U_вх= 500 мВ;

- внутреннее сопротивление источника сигнала R_вн=10 Ом;

- выходная мощность P_вых=10 мВт;

сопротивление нагрузки R_н=1 кОм;

напряжение питания E_п=+15 В.

Были рассчитаны и проверены параметры данной схемы.



список использованной литературы

Бочаров Л.Н. Расчет электронных устройств на транзисторах.- М., 1978.

Воронков Э.Н., Овечкин Ю.А. Основы проектирования усилительных и импульсных схем на транзисторах. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1973.

Гершунский Б.С. Расчет основных электронных и полупроводниковых схем в примерах. - Киев: Изд-во Киевского гос. ун-та,1968.

Аксенов А.И., Нефедов А.В. Резисторы, конденсаторы, провода, припои, флюсы (справочное пособие). - М.: Солон-Р, 2000.



Схема

Размещено на Allbest.ru

...