Розрахунок транзисторного підсилювача за схемою з загальним емітером

Скачати 25.57 Kb.
Дата конвертації	04.01.2018
Розмір	25.57 Kb.
Тип	курсова робота

Сибірська державна автомобільно-дорожня академія

Кафедра АПП і Е

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

"РОЗРАХУНОК транзисторних підсилювачів

ПО СХЕМІ з загальним емітером "

з дисципліни: "Електротехніка"

Варіант-17

Виконав: ст. гр. 31АП

Цигульов С.В.

Перевірив: Денисов В.П.

Омськ-2008

ЗМІСТ

1. Основні поняття

2. Призначення елементів і принцип роботи підсилювального каскаду за схемою з ОЕ

3. Завдання на роботу

4. Порядок розрахунку транзисторного підсилювача за схемою з ОЕ

бібліографічний список

1. Основні поняття

Підсилювачі є одним з найпоширеніших електронних пристроїв, застосовуваних у системах автоматики і радіосхемах. Підсилювачі поділяються на підсилювачі попередні (підсилювачі напруги) і підсилювачі потужності. Попередні транзисторні підсилювачі, як і лампові, складаються з одного або декількох каскадів посилення. При цьому всі каскади підсилювача мають загальні властивості, відмінність між ними може бути тільки кількісне: різні струми, напруги, різні значення резисторів, конденсаторів і т. П.

Для каскадів попереднього підсилювача найбільш поширені резістівниесхеми (з реостатно-місткості). Залежно від способу подачі вхідного сигналу і отримання вихідного сигналу підсилювальні схеми одержали наступні назви:

1) із загальною базою ЗБ (рис. 1, а);

2) із загальним колектором ОК (емітерний повторювач) (рис. 1, б);

3) із загальним емітером - ОЕ (рис. 1, в).

Мал. 1, а

Мал. 1, б

Мал. 1, в

Найбільш поширеною є схема з ОЕ. Схема з ПРО в попередніх підсилювачах зустрічається рідко. Емітерний повторювач володіє найбільшим з усіх трьох схем вхідним і найменший вихідним опорами, тому його застосовують при роботі з високоомними перетворювачами в якості першого каскаду підсилювача, а також для узгодження з низькоомним навантажувальним резистором. У табл. 1 дається зіставлення різних схем включення транзисторів.

Таблиця 1

параметри	із загальною базою (ПРО)	із загальним емітером (ОЕ)	із загальним колектором (OK)
Коефіцієнт посилення по напрузі	30-400	30-1000
Коефіцієнт посилення по струму		10-200	10-200
Коефіцієнт посилення по потужності	30-400	3000-30000	10-200
вхідний опір	50-100Ом	200-2000 Ом	10-500 кОм
вихідний опір	0,1-0,5 мОм	30-70 кОм	50-100 ОМ

2. Призначення елементів і принцип роботи підсилювального каскаду за схемою з ОЕ

Існує безліч варіантів виконання схеми підсилювального каскаду на транзисторі ОЕ. Це обумовлено головним чином особливостями завдання режиму спокою каскаду. Особливості каскадів і розглянемо на прикладі схеми малюнок 2, що отримала найбільше застосування при реалізації каскаду на дискретних компонентах.

Основними елементами схеми є джерело живлення , Керований елемент - транзистор і резистор . Ці елементи утворюють головний ланцюг підсилювального каскаду, в якій за рахунок протікання керованого по ланцюгу бази колекторного струму створюється посилене змінну напругу на виході схеми. Інші елементи каскаду виконують допоміжну роль. конденсатори , є розділовими. конденсатор виключає шунтування вхідного ланцюга каскаду ланцюгом джерела вхідного сигналу по постійному струму, що дозволяє, по-перше, виключити протікання постійного струму через джерело вхідного сигналу по ланцюгу → → і, по-друге, забезпечити незалежність від внутрішнього опору цього джерела напруги на базі в режимі спокою. функція конденсатора зводиться до пропускання в ланцюг навантаження змінної складової напруги і затримання постійної складової.

рис.2

резистори і використовуються для завдання режиму спокою каскаду. Оскільки біполярний транзистор управляється струмом, струм спокою керованого елемента (в даному випадку струм ) Створюється завданням відповідної величини струму бази спокою . резистор призначений для створення ланцюга протікання струму . Спільно з резистор забезпечує вихідна напруга на базі щодо затиску "+" джерела живлення.

резистор є елементом негативного зворотного зв'язку, призначеним для стабілізації режиму спокою каскаду при зміні температури. Температурна залежність параметрів режиму спокою обумовлюється залежністю колекторного струму спокою від температури. Основними причинами такої залежності є зміни від температури початкового струму колектора , напруги і коефіцієнта . Температурна нестабільність зазначених параметрів призводить до прямої залежності струму від температури. При відсутності заходів по стабілізації струму , Його температурні зміни викликають зміну режиму спокою каскаду, що може привести, як буде показано далі, до режиму роботи каскаду в нелінійній області характеристик транзистора і спотворення форми кривої вихідного сигналу. Імовірність появи перекручувань підвищується зі збільшенням амплітуди вихідного сигналу.

Прояв негативного зворотного зв'язку і її стабілізуючого дії на струм неважко показати безпосередньо на схемі рис. 2. Припустимо, що під впливом температури струм збільшився. Це відбивається на збільшенні струму , Підвищенні напруги і відповідно зниження напруги . струм бази зменшується, викликаючи зменшення струму , Чим створюється перешкода наметившемуся збільшення струму . Іншими словами, стабілізуючу дію негативного зворотного зв'язку, створюваної резистором , Проявляється в тому, що температурні зміни параметрів режиму спокою передаються ланцюгом зворотного зв'язку в протифазі на вхід каскаду, перешкоджаючи тим самим зміни струму , А, отже, і напруги .

конденсатор шунтирует резистор за змінним струмом, виключаючи тим самим прояв негативного зворотного зв'язку в каскаді з перемінним складовим. відсутність конденсатора призвело б до зменшення коефіцієнтів підсилення схеми.

Назва схеми «із загальним емітером» означає, що висновок емітера транзистора по змінному струмі є загальним для вхідний і вихідний ланцюга каскаду.

Принцип дії каскаду ОЕ полягає в наступному. При наявності постійних складових струмів і напруг в схемі подача на вхід каскаду змінної напруги призводить до появи змінної складової струму бази транзистора, а, отже, змінної складової струму в вихідний ланцюга каскаду (в колекторному струмі транзистора). За рахунок падіння напруги на резисторі створюється змінна складова напруги на колекторі, яка через конденсатор передається на вихід каскаду - в ланцюг навантаження.

рис.3

Розглянемо основні положення, на яких базується розрахунок елементів схеми каскаду, призначених для забезпечення необхідних параметрів режиму спокою (розрахунок по постійному струму).

Аналіз каскаду по постійному струму проводять графоаналітичним методом, заснованим на використанні графічних побудов і розрахункових співвідношень. Графічні побудови проводяться за допомогою вихідних (колекторних) характеристик транзистора (рис. 3, а). Зручність методу полягає в наочності знаходження зв'язку параметрів режиму спокою каскаду і амплітудними значеннями його змінних складових (вихідної напруги і струму ), Які є вихідними при розрахунку каскаду.

На вихідних характеристиках рис. 3, а проводять так звану лінію навантаження каскаду по постійному струму , Що представляє собою геометричні місця точок, координати і яких відповідають можливим значенням точки (режиму) спокою каскаду.

У зв'язку з цим побудова лінії навантаження каскаду по постійному струму зручно провести за двома точками, що характеризує режим холостого ходу (точка ) І режим спокою (точка ) Вихідний ланцюга каскаду (рис. 3, а). Для точки "а" , і для точки " " , , де вибирають з умови роботи транзистора в режимі відсічення напруга на колекторі, відповідне області нелінійних початкових ділянок вихідних характеристик транзистора. Визначивши координати точки знаходимо значення струму бази , Відповідного режиму спокою, і визначаємо координати точки на вхідний характеристиці (рис. 3, б).

При визначенні змінних складових вихідної напруги каскаду і колекторного струму транзистора використовують лінію навантаження каскаду по змінному струмі. При цьому необхідно врахувати, що за змінним струмом опір в ланцюзі емітера транзистора дорівнює нулю, так як резистор шунтируется конденсатором , А до колекторної ланцюга підключається навантаження, оскільки опір конденсатора по змінному струмі мало. Якщо до того ж врахувати, що опір джерела живлення за змінним струмом також близько до нуля, то виявиться, що завдання визначення цих показників вирішується при розрахунку підсилювального каскаду по змінному струмі. Метод розрахунку заснований на заміні транзистора і всього каскаду його схемою заміщення по змінному струмі. Схема заміщення каскаду ОЕ приведена на рис. 4, де транзистор представлений його схемою заміщення у фізичних параметрах. Опір каскаду по змінному струмі визначається опорами резисторів і , Включених паралельно, т. Е. ║ . Опір навантаження каскаду по постійному струму більше, ніж за змінним струмом ║ .

рис.4

Оскільки при наявності вхідного сигналу напруга і струм транзистора являють собою суми постійних і змінних складових, лінія навантаження по змінному струмі проходить через точку спокою (Рис. 3, а). Нахил лінії навантаження по змінному струмі буде більше, ніж за постійним струмом. Лінію навантаження по змінному струмі будують по відношенню збільшень напруги до струму: .

3. Завдання на роботу

Розрахувати каскад транзисторного підсилювача напруги, принципова схема якого зображена на рис. 1, ст. Дані для розрахунку:

= 2,5 У, = 480 Ом, = 150 Гц, = 24 В, = 1,4

Вихідні дані: 1) напруга на виході каскаду (Напруга на навантаженні); 2) опір навантаження ; 3) нижня гранична частота ; 4) допустиме значення коефіцієнта частотних спотворень каскаду в області нижніх частот ; 5) напруга джерела живлення .

Примітка. Вважати, що каскад працює в стаціонарних умовах ( ; ). При розрахунку впливом температури на режим транзистора нехтуємо.

Визначити: 1) тип транзистора; 2) режим роботи транзистора; 3) опір колекторної навантаження ; 4) опір в ланцюзі емітера ; 5) опору дільника напруги і стабілізуючі режим роботи транзистора; 6) ємність розділового конденсатора ; 7) місткість конденсатора в ланцюзі емітера ; 8) коефіцієнт посилення каскаду по напрузі.

4. Порядок розрахунку транзисторного підсилювача за схемою з ОЕ

Визначити тип транзистора

Вибираємо тип транзистора, керуючись такими міркуваннями: а) (В), -найбільший допустима напруга між колектором і еммітером, наводиться в довідниках.

б) мА

Вибираємо транзистор ГТ122А, для якого = 20 мА, = 35 В, в _min = 15 в _max = 45

Режим роботи транзистора

Для побудови навантажувальної прямої знаходимо (робочу) точку спокою

(0); для цього визначимо

мА

Друга точка навантажувальної прямої В. За отриманими значеннями будуємо навантажувальну пряму.

За статичним вихідним характеристикам і навантажувальної прямої знаходимо I = 7 мА, звідки

(Ом) (Ом) (Ом)

Визначаємо найбільші амплітудні значення вхідного сигналу струму і напруги , Необхідні для забезпечення заданого значення U _вихт. Поставивши собі за найменшим значенням коефіцієнта посилення транзистора по току в _min, отримуємо