Расчет параметров и режимов работы транзисторных каскадов усилителя низкой частоты
Изучение особенностей строения схемы транзисторного усилителя низкой частоты. Выбор биполярного транзистора, положения рабочей точки. Расчет параметров элементов схемы. Аналитический расчет параметров усилительного каскада на полевом транзисторе.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.11.2017 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс
Пояснительная записка
к расчётно-графической работе
по дисциплине «Общая электротехника и электроника»
Тема РГР: «Расчет параметров и режимов работы транзисторных каскадов усилителя низкой частоты»
Работу выполнил Бухтояров В.А.
шифр 210202группа 31В
специальность проектирование и технология ЭВС
Руководитель Рабочий А.А.
Орёл, 2012 г.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс
Кафедра «ЭВТИБ»
Задание на РГР
Студент Бухтояров В.А.шифр 210202 группа 31В
Тема: «Расчёт параметров и режимов работы транзисторных каскадов усилителя низкой частоты»
Срок сдачи РГР ___________________
Исходные данные для расчёта:
В задаче № 1:
- тип структуры транзистора p-n-p;
- напряжение источника питания Еп = 12 В;
- амплитуда тока нагрузкиIнм = 8 мА;
- сопротивление нагрузкиRн = 600 Ом;
- максимальное напряжение нагрузкиUн.м. = 5 В;
- нижняя частота входного сигналаfн = 1 кГц;
- коэффициент частоты искаженийМн = 1.2;
- диапазон рабочих температур + (2527)°С;
В задаче № 2:
параметры элементов схемы и транзистора
R1 = 620 кОм
R2 = 60 кОм
Rс = 3.3 кОм
Rи = 1.8 кОм
Rн = 10 кОм
Rг = 10 кОм
g11 = 0.2•10-6 (1/Ом)
g12 = 0.1•10-6 (1/Ом)
g21 = 3•10-3 (1/Ом)
g22 = 40•10-6 (1/Ом)
4. Содержание пояснительной записки - в соответствии с методическими указаниями к РГР.
Руководитель РГР Рабочий А.А.
Задание принял к исполнению < > 2012г.
подпись студента _____________
Содержание
- 1. Расчет параметров усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе
- 1.1 Схема транзисторного усилителя низкой частоты
- 1.2 Выбор биполярного транзистора
- 1.3 Выбор положения рабочей точки
- 1.4 Расчет параметров элементов схемы
- 1.5 Расчет параметров усилительного каскада на биполярном транзисторе
- 2. Аналитический расчет параметров усилительного каскада на полевом транзисторе
- Список литературы
- усилитель транзисторный частота низкий
- 1. Расчет параметров усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе
1.1 Схема транзисторного усилителя низкой частоты
Упрощенная схема каскада, выполненного на биполярном транзисторе типа p-n-p, включенного по схеме ОЭ, приведена на рисунке. На схеме обозначены: R1, R2 - резисторы входного делителя, обеспечивающего нужное смещение на базе транзистора, Rк, Rэ - соответственно коллекторный и эмиттерный ограничивающие резисторы, Rн - сопротивление нагрузки. В простейшем случае резисторы R2 и Rэ могут отсутствовать (R2= ?, Rэ=0), Rг - внутреннее сопротивление источника сигнала (генератора). Свх, Ср - разделительные конденсаторы. Резистор Rэ и конденсатор Сэ образуют цепь отрицательной обратной связи по току эмиттера. Полагаем, что на вход (на базу транзистора) относительно общей точки подаётся синусоидальный входной сигнал с такой амплитудой, чтобы каскад работал в квазилинейном режиме и на нагрузке выделялся усиленный синусоидальный сигнал. Это обеспечивается соответствующим выбором положения рабочей точки на характеристиках транзистора.
1.2 Выбор биполярного транзистора
В исходных данных указаны ток и мощность нагрузки, по которым следует определить конкретный тип и марку транзистора из следующих соображений:
а) Допустимое напряжение между коллектором и эмиттером выбирается
на (10-30)% больше напряжения источника питания
где Uкэ доп - допустимое напряжение по условиям пробоя р-n-перехода.
б) Максимальный (допустимый) ток коллектора должен быть в (1,52)
раза больше тока нагрузки
Iк.доп. 2Iнм
где мА - амплитуда тока нагрузки;
Iк.доп. - допустимое (по условиям нагрева) значение тока коллектора.
В общем случае нужно учитывать значение температуры окружающей среды, в зависимости от которой значение допустимого тока изменяется. В данном расчете предполагается «нормальная» температура окружающей среды + (2527)°С.
Вышеперечисленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ208А. Он имеет следующие параметры:
Uкэм = 20 В
Iкм = 300 мА
Pкм = 0.2 Вт
h21Э = 20…60 (в расчётах h21Э = 40)
fн = 1 кГц
Его входные и выходные характеристики:
Входные и выходные характеристики транзистора КТ208А
1.3 Выбор положения рабочей точки
Расчет параметров графоаналитическим способом основан на использовании нелинейных статических характеристик. В первую очередь на семействе выходных характеристик изобразим кривую ограничения режима работы транзистора по мощности Ркм. Она строится согласно уравнению:
Ркм = UкэIк.
Задаваясь значениями Uкэ, находим Iк по заданному значению Рк.
Таблица 1
|
Uкэ, В |
2 |
6 |
10 |
14 |
18 |
|
|
Iк, мА |
100 |
33 |
20 |
14 |
10 |
Далее на семействе выходных характеристик проводим нагрузочную линию, используя уравнение для коллекторной цепи
Полагая Uкэ = 0 В, получим
где Rобщ = Rк + Rэ - суммарное сопротивление в выходной цепи транзистора.
Полагая Iк = 0, имеем Uкэ = Eп = 12 В.
Так как Rобщ пока неизвестно, используем две точки (рисунок 3): точку А с координатой (Еп, 0) и выбранную по некоторым соображениям точку Р.
Положение точки Р нужно выбрать из следующих соображений:
а) точке Р соответствует значение тока
Iкр 1.2Iнм 9.6 мА
и значение напряжения
Uкэр Uвых.+ Uост = 5 + 1 = 6 В
Iкр - постоянная составляющая тока коллектора;
Iим - амплитуда переменной составляющей тока коллектора (тока нагрузки);
Uкэр - постоянная составляющая напряжения коллектор-эмиттер.
Uост маломощных транзисторов принимается ориентировочно равным 1В.
б) точка Р должка располагаться в области значений токов и напряжений, не попадающих в верхнюю область, ограниченную кривой Ркм (рисунок 3).
Определив координаты точки Р проводим на семействах выходных характеристик нагрузочную прямую APD (рисунок 3) и определяем значение тока базы Iбр, соответствующее выбранному значению тока коллектора Iкр:
Iбр = 0.24 мА
По значению тока базы Iбр определяем положение точки P1 на входной характеристике.
Определяем значения токов Iкм и Iк.мин :
Iкм = Iкр + Iнм = 9.6 + 8 = 17.6 мА,
Iк.мин =Iкр - Iнм = 9.6 - 8 = 1.6 мА,
Iнм - амплитуда переменной (синусоидальной) составляющей тока нагрузки.
Откладывая по оси токов значения Iкм, Iк.мин , находим на нагрузочной линии точки В и С, которым соответствуют значения токов базы
Iбм = 0.44 мА
Iб.мин = 0.04 мА
и значения напряжений
Uкэм = 11.2 В,
Uкэ.мин = 1.5 В.
Амплитуду синусоидальной составляющей напряжения коллектор-эмиттер находим из соотношения:
1.4 Расчет параметров элементов схемы
1. Определяем значения сопротивлений Rк и Rэ.
кОм,
где Iкз - ток, определяемый по точке пересечения прямой АР с осью токов (точка D на рисунке 3).
Принимая Rэ = (0.l0.15)Rк, находим
кОм
Rэ = Rобщ - Rк = 80 Ом
2. Находим сопротивления резисторов Rl, R2. С целью уменьшения влияния делителя напряжения Rl R2 на входной сигнал обычно выбирают
,
где Rвх - входное сопротивление по переменному току
Ом.
Значения Uвхм и Iвхм определяются по входной характеристике
Uвхм = 0.1 В
Iвхм = 0.0002 мА
Значение сопротивления резистора R1 можно определить из соотношения
кОм,
полученного из уравнения напряжений для контура цепи: общая точка - Rэ - эмиттерный переход - R2 - общая точка в предположении, что Uэб <<Eп, а . Из последнего соотношения можно находим значение сопротивления резистора R2 = 4.7 кОм.
3. Определяем емкость конденсаторов Ср и Сэ: мкФ мкФ
1.5 Расчет параметров усилительного каскада на биполярном транзисторе
Используя графики входной и выходных характеристик, можно найти параметры усилительного каскада:
а) Коэффициент усиления по напряжению
раз;
KU,дб = 20lgKU = 33.6 дБ.
б) Коэффициент усиления по току
раз;
Ki,дб = 20lgKi = 32 дБ.
в) Коэффициент полезного действия (КПД):
Рн - мощность нагрузки максимальная (выходная);
Рр - мощность источника, затраченная на обеспечение режима работы Мощность переменного тока нагрузки
Pн = 0.5 Uнм Iнм= 0.5 • 5 • 0.008 = 20 мВт.
Мощность, затрачиваемая источником питания на обеспечение режима работы определяется по координатам точки Р (см. рисунок 3)
Pр = Uкэр Iкр = 6 • 0.02 = 120 мВт.
г) Мощность генератора входного синусоидального сигнала
Pвх = 0,5 Iбм Uбэм = 0.5 • 0,00044 • 0.88 = 0.193 мВт.
д) Коэффициент усиления по мощности
Kр,дб = 10lgKр = 20 дБ.
2. Аналитический расчет параметров усилительного каскада на полевом транзисторе
Схема усилительного каскада на полевом транзисторе с управляющими p-n-переходом и каналом р-типа показана на рисунке 5. Транзистор включён по схеме с общим истоком.
Схема усилительного каскада на полевом транзисторе
В расчёте используем упрощённую схему замещения транзистора, показанную на рисунке 5, где обозначены:
g11 - входная проводимость, См;
g12U2 - входной ток, обусловленный влиянием выходной цепи на входную;
g12 - проводимость передачи напряжения;
g21 U1 -выходной ток, обусловленный проводимостью передачи тока g21;
g22 - выходная проводимость транзистора, См.
Схема замещения усилительного каскада показана на рисунке 6. В целях упрощения в схеме отсутствует проводимость g11 и источник g12U2 ввиду их незначительной величины. Сопротивления резисторов Rз1 и Rи1 определяется из соотношений:
кОм,
кОм.
Rз1 - эквивалентное сопротивление цепи затвора;
Rн1 - эквивалентное сопротивление выходной цепи.
Коэффициент усиления по напряжению определяется по выражению
Коэффициент усиления по току
Коэффициент усиления по мощности
Кр = КU Кi = 4.32•23.6 = 101 раз.
Входное сопротивление каскада
Rвх = Rз1 = 54.75 кОм.
Выходное сопротивление каскада
кОм,
Uxx - напряжение на выходе при разрыве цепи нагрузки (холостой ход);
Iкз - ток на выходе при коротком замыкании выводов нагрузки.
Упрощённая схема замещения усилительного каскада на полевом транзисторе
Список литературы
Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под общей редакцией Горюнова Н.Н. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 904 с.
Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.- 352 с.
Опадчий Ю.Ф., Грудкин, О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002, - 768 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчёт параметров усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе. Схема транзисторного усилителя низкой частоты. Выбор биполярного транзистора, расчет элементов схемы. Аналитический расчёт параметров усилительного каскада на полевом транзисторе.
курсовая работа [381,5 K], добавлен 03.12.2010Составление структурной схемы усилителя низкой частоты радиоприемника и принципиальной схемы выходного каскада. Расчет входного сопротивления плеча. Основные параметры биполярного транзистора. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.12.2012Понятие и назначение усилителя низкой частоты. Разработка и расчет принципиальной схемы. Проектирование усилителя низкой частоты, состоящего из двух каскадов и RC-цепочки связи. Анализ работы схемы при помощи программы Electronics Workbench Version 5.12.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 27.08.2010Разработка структурной и принципиальной схемы устройства. Расчет двухкаскадной схемы усилителя низкой частоты с использованием полевого и биполярного транзисторов. Выбор навесных элементов и определение конфигурации пленочных элементов усилителя частоты.
курсовая работа [220,7 K], добавлен 22.03.2014Выбор структурной схемы многокаскадного усилителя низкой частоты. Расчет показателей выходного, предокочечного и входного каскадов электронного устройства. Оценка параметров частотного искажения, фазовых сдвигов и усиления по напряжению, мощности и току.
курсовая работа [220,0 K], добавлен 03.12.2010Проектирование бестрансформаторного усилителя низкой частоты, расчет коэффициента усиления и диапазона возможных значений. Определение схемы выходного каскада и типов транзисторов каскадов усиления. Расчет электрической принципиальной схемы усилителя.
курсовая работа [138,4 K], добавлен 29.06.2015Расчет элементов схемы по постоянному току. Определение координат рабочей точки транзистора на выходных характеристиках. Графоаналитическтй расчет параметров усилителя, каскада по переменному сигналу. Нахождение постоянного тока и мощности в режиме покоя.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 14.03.2014Описание работы каскада с указанием назначения элементов, построением токов и напряжений на вольт-амперных характеристиках транзистора. Обоснование выбора элементов схемы каскада по типу, допуску номинала, мощности, напряжению. Расчет элементов схемы.
курсовая работа [693,5 K], добавлен 09.02.2014Обоснование технических решений, проектирование усилителя низкой частоты, назначение и условия эксплуатации, описание существующих конструкций и электрических схем. Расчет параметров усилителя, выбор электронных компонентов схемы, входящих в состав.
курсовая работа [303,6 K], добавлен 14.03.2011Выбор типа выходного каскада исходя из необходимой величины напряжения питания. Расчет цепей фильтрации по питанию. Выбор выходных транзисторов, необходимых для усилителя низкой частоты. Расчет фазоинверсного каскада и каскада предварительного усиления.
курсовая работа [476,7 K], добавлен 29.11.2011Разработка структурной схемы усилителя низкой частоты. Расчет структурной схемы прибора для усиления электрических колебаний. Исследование входного и выходного каскада. Определение коэффициентов усиления по напряжению оконечного каскада на транзисторах.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.07.2021Описание блок–схемы транзисторного двухкаскадного усилителя мощности низких частот. Вычисление мощности, потребляемой цепью коллектора транзистора от источника питания. Расчёт выходного и предварительного каскадов усилителя, фильтра нижних частот.
контрольная работа [323,8 K], добавлен 18.06.2015Описание характеристик транзистора. Построение практической схемы каскада с общим эмиттером. Выбор режима работы усилителя. Алгоритм расчета делителя в цепи базы, параметров каскада. Оценка нелинейных искажений каскада. Выбор резисторов и конденсаторов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.03.2014Основы схемотехники аналоговых электронных устройств. Расчет физических малосигнальных параметров П-образной схемы замещения биполярного транзистора, оценка нелинейных искажений каскада. Выбор резисторов и конденсаторов для усилительного каскада.
курсовая работа [911,3 K], добавлен 10.02.2016Структурная схема усилителя. Выбор транзистора, его рабочей точки и расчет параметров. Выбор и обоснование, определение параметров предоконечного и входного усилительного, а также буферного каскада. Расчет регулировки усиления проектируемого устройства.
контрольная работа [347,3 K], добавлен 12.05.2012Особенности современных электронных усилителей. Разработка электрической принципиальной схемы УНЧ. Амплитудные значения тока и напряжения на входе каскада. Расчет усилителя переменного тока на примере бестрансформаторного усилителя низкой частоты.
курсовая работа [542,2 K], добавлен 02.02.2014Основные понятия и определения важнейших компонентов усилителя. Проектирование и расчет усилителя низкой частоты (УНЧ) с заданными параметрами. Выбор и обоснование принципиальной электрической схемы выходного каскада, изучение его основных свойств.
курсовая работа [864,0 K], добавлен 13.01.2014Общие сведения об усилителях звуковой частоты. Электрический расчет схемы прибора. Разработка узлов радиоэлектронной аппаратуры. Определение номиналов пассивных и активных элементов схемы усилителя низкой частоты, которые обеспечивают работу устройства.
курсовая работа [355,0 K], добавлен 13.10.2017Расчет мощности сигнала на входе усилителя низкой частоты, значения коллекторного тока оконечных транзисторов, емкости разделительного конденсатора, сопротивления резистора, напряжения на входе усилителя. Разработка и анализ принципиальной схемы.
курсовая работа [111,1 K], добавлен 13.02.2015Методика и основные этапы проектирования усилителя низкой частоты на основе полупроводниковых приборов. Расчет оконечного каскада, принципы и обоснование выборов транзисторов. Определение параметров входного каскада. Расчет надежности устройства.
контрольная работа [661,7 K], добавлен 15.11.2012
