Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка» Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки Кафедра РЕПС
Комплексна контрольна робота з курсу «Аналогові електронні пристрої» на тему «НЧ підсилювач звукових частот на біполярному транзисторі» Завдання 1.Розрахувати підсилювальний каскад на біполярному транзисторі КТ375Б.
Рис.1.Схема підсилювального каскаду 2.Розрахувати схему без температурної стабілізації і з температурною стабілізацією шляхом введення від’ємного зворотного зв’язку. 3.Змоделювати схему підсилювального каскаду за допомогою програми для проектування р. е. пристроїв – Electronics Workbench (Multisim 10) та зняти характеристики підсилювача. Розрахунок 1.Основні параметри транзистора КТ375Б: IK max=100 мА UKE max=30 B Pдоп=200мВт h21E=50..280 IКБ0=1 мкА Розрахунок на постійному струмі а) Вибираємо напругу джерела живлення з рівності Eк=(0,8÷0,9) UКЕ max Eк =0,5*30=15 B б) При виборі робочої точки не можна заходити в зону, де потужність розсіювання є більша за допустиму потужність Рдоп. Будуємо криву, яка буде обмежувати робочу точку за потужністю. В) На вихідній характеристиці транзистора проводимо навантажувальну пряму. На отриманій прямій вибираємо робочу точку, вибираємо її так, щоб не заходити в область е лінійності. Рис.2. Вихідна ВАХ транзистора Отже робочу точку отримаємо з такими параметрами: UКЕА=6.6В IКА=20мА UБЕ зм=0.96В IБ=0.12мА ЕК=15В ∆UКЕ=3.8В ∆IК=5.5мА ∆UБЕ=80мВ ∆IБ=0.12мА Рис.3. Вхідна ВАХ транзистора Маючи значення струмів і напруг, якими задається робоча точка, можемо знайти значення опору бази та колектора: RБ=(ЕЖ-UБЕ зм)/IБ=92кОм Вибираємо номінальне значення з нормованого ряду Е24 (допустиме відхилення ±5%) опором 91кОм RК=(ЕЖ-UКЕА)/IК=270 Ом Вибираємо номінальне значення з нормованого ряду Е24 (допустиме відхилення ±5%) опором 270 ом Розрахунок за змінним струмом Знайдемо h-параметри транзистора h11E=RВХ=∆UБЕ/∆IБ=666 Ом h22E=∆IK/∆UKE=0.0014 Ом К1=h21E=∆IK/∆IБ=45.8* 10-3 Знайдемо КU: KU=∆UKE/∆UБЕ=81.25 Знайдемо КР=KU*K1=2.13 PВХ=UВХ*IВХ/2=∆UБЕ*∆IБ/8=0.012 PВИХ=UВИХ*IВИХ/2=∆UKE*∆IK/8=0.0023 PКОР=PBX+PВИХ=3.5мВт P0=UKEA*IKA=132мВт η=PKOP*100%/P0=28 Розрахунок значень розділюваних ємностей Розрахуємо значення розділюваних ємностей (СР1 та СР2). Знайдемо опір конденсатора ХСр1 виходячи з нерівності ХСр1<<RВХ RВХ=h11E=666 Ом fН=20 Гц Задамось значенням ХСр1=4 Ом Знайдемо ємність СР1 з виразу: ХСр1=1/ωН*СР1; CP1=1/2πfНХСр1=1.99 мФ Виберемо з нормованого ряду значення ємності СР1: ХСр2<<RK Задамося значенням ХСр2=9.9 Ом Знайдемо ємність СР2 з виразу: ХСр2=1/ωН*СР2; СР2=1/2πfНХСр2=804.2 мкФ Виберемо з нормованого ряду значення ємності СР2: 3.Розрахунок схеми з стабілізацією шляхом введення негативного зворотного зв’язку.
Рис.4.Схема підсилювального каскаду із зворотнім зв’язком Визначаємо на скільки зміститься робоча точка з ростом температури від 25 до 50 0С Для даного транзистора IКБО=1 мкА I’КБО=IКБО*e0,08(∆T)=1*10-6*e0,08*25=7,29 мкА U’ЕБ=UБЕ+ε*∆Т=0.725 В I’Б=(ЕЖ-U’ЕБ)/RБ=0.454мА I’K=β*I’Б+I’КБО(β+1)=32.872 ∆IБ=0.004мА ∆IK=5.372мА U’KE=3.414В Рис.5.Зміщення робочої точки від дії температури Введемо зворотний зв’язок в даний підсилювальний каскад. Введення від’ємного зворотного зв’язку приводить до стабілізації робочої точки транзистора, тобто він повертатиме робочу точку в колишнє положення. Оскільки ми працюємо на низьких частотах, то конденсатор СЕ має великий опір і струм який через нього протікає буде незначний. Тому його вплив розглядати не будемо. З попередніх розрахунків відомо, що: IK=12.872мА UKE=3.414 KU=81.25 Розраховуємо спад напруги на RK: URк=IK*RK=8.586 В Розраховуємо спад напруги на RE: URE=2EЖ-URк-UKE=11,998 B IБ=IK/β=0,257 мА IE=IK+IБ=13,129 мА Оскільки опір RE невисокий (RE=667/81,25=8,21 Ом), то вважатимемо, що загальний опір R’E+RE=R’E=URE/IE=914 Ом Визначаємо опір ємності ХСЕ, який повинен бути в 10..50 разів більший за R’E. Задамо ХСЕ= 9,2 кОм, тоді СЕ=1/2πfНХСЕ=0,865 мкФ Для стабіл...