Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Розрахунок типових електронних схем.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Автоматики та телемеханіки
Інформація про роботу
Рік:
2005
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра „Автоматика і телемеханіка”
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до розрахункової роботи
з навчальної дисципліни „Електроніка та мікросхемотехніка”
(частина ІІ) „Розрахунок типових електронних схем”
для студентів стаціонарної форми навчання освітніх напрямів: „Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління” та „Інформаційна безпека”
2005 – Львів
1. Підсилювачі змінного струму
1.1. Розрахунок транзисторного каскаду в схемі з спільним емітером EMBED Visio.Drawing.6
Рис.1.1. Схема транзисторного каскаду в схемі з спільним емітером
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні
EMBED Equation.3
Задаємося значенням струму колектора транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора EMBED Equation.3 .
Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає EMBED Equation.3
Задаємося спадом напруги на емітерному резисторі EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 і записуємо вираз для значення напруги живлення підсилювального каскаду
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду
EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В.
Розраховуємо значення емітерного резистора
EMBED Equation.3
Номінальні значення розрахованих резисторів, переважно, вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском EMBED Equation.3 .
Розраховуємо значення колекторного резистора
EMBED Equation.3
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Задаємося струмом базового подільника напруги EMBED Equation.3 .і розраховуємо значення опорів резисторів EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – значення відповідних параметрів транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища.
Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги
EMBED Equation.3 .
Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора EMBED Equation.3 при зміні температури в заданому діапазоні EMBED Equation.3 .
Для кремнієвих транзисторів
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 – значення некерованого струму колектора транзистора при певній температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС).
Для германієвих транзисторів
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища EMBED Equation.3 в заданому діапазоні
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – температурний коефіцієнт зміщення вхідної характеристики транзистора, який для германієвих і кремнієвих транзисторів приблизно дорівнює – 2 (мВ/ oC).
Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою при зміні температури оточуючого середовища на EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – температурний коефіцієнт відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою, який для малопотужних транзисторів складає 2·10-4 (1/oC).
Сумарний приріст колекторного струму при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів при ідеальній термостабілізації
EMBED Equation.3
Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації
EMBED Equation.3
Цей приріст струму не повинен перевищувати допустимого значення, що дозволяє забезпечити необхідний діапазон вихідної напруги і струму каскаду на навантажені при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні.
Розрахунок транзисторного каскаду в схемі з спільним емітером за змінним струмом
Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму
EMBED Equation.3
де – температурний потенціал (при Тос=20оС EMBED Equation.3 ).
Дифузійний опір бази
EMBED Equation.3
Визначаємо загальний опір бази транзистора EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – об’ємний опір бази.
Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером
EMBED Equation.3
Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму
EMBED Equation.3
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою
EMBED Equation.3
де Rг – опір джерела вхідного сигналу.
Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу базового подільника напруги
EMBED Equation.3
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за струмом
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – опір колекторного переходу транзистора для схеми з спільним емітером, EMBED Equation.3 .
Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму.
EMBED Equation.3 .
Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах.
Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де fн – нижня частота робочого діапазону частот,
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора Се,
EMBED Equation.3 – вихідний опір какаду для схеми з спільним колектором
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – еквівалентний опір зовнішнього кола на вході підсилювального каскаду
EMBED Equation.3 .
1.2. Розрахунок підсилювального каскаду в схемі з спільним колектором (емітерного повторювача)
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.1.2. Схема транзисторного каскаду в схемі з спільним колектором
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні
EMBED Equation.3
Задаємося значенням струму колектора транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора EMBED Equation.3 .
Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає EMBED Equation.3
Визначаємо напругу живлення каскаду
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В.
При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Розраховуємо значення опору емітерного резистора
EMBED Equation.3
Номінальні значення розрахованих резисторів, переважно, вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском EMBED Equation.3 .
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Задаємося струмом базового подільника напруги EMBED Equation.3 .і розраховуємо значення опорів резисторів EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги
EMBED Equation.3 .
Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора EMBED Equation.3 при зміні температури в заданому діапазоні EMBED Equation.3 .
Для кремнієвих транзисторів
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 – значення некерованого струму колектора транзистора при відомій температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС).
Для германієвих транзисторів
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища EMBED Equation.3 в заданому діапазоні
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – температурний коефіцієнт зміщення вхідної характеристики транзистора, який для германієвих і кремнієвих транзисторів приблизно дорівнює – 2 (мВ/ oC).
Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою при зміні температури оточуючого середовища на EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – температурний коефіцієнт відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою, який для малопотужних транзисторів складає 2·10-4 (1/oC).
Сумарний приріст колекторного струму при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів при ідеальній термостабілізації
EMBED Equation.3
Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації
EMBED Equation.3
Цей приріст струму не повинен перевищувати допустимого значення, що дозволяє забезпечити необхідний діапазон вихідної напруги і струму каскаду на навантажені при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні.
Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму
EMBED Equation.3
де – температурний потенціал (при Тос=20оС EMBED Equation.3 ).
Дифузійний опір бази
EMBED Equation.3
Визначаємо загальний опір бази транзистора EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – об’ємний опір бази.
Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму
EMBED Equation.3
Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером
EMBED Equation.3
Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу базового подільника напруги
EMBED Equation.3
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою
EMBED Equation.3
де Rг – опір джерела вхідного сигналу.
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за струмом
EMBED Equation.3
Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму.
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – еквівалентний опір зовнішнього кола на вході підсилювального каскаду
EMBED Equation.3 .
Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах.
Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де fн – нижня частота робочого діапазону частот,
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2.
1.3. Розрахунок підсилювального каскаду в схемі з спільним колектором
з слідкуючим зв’язком
Дано: Uвих.m, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб].
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.1.3. Схема повторювача напруги з слідкуючим зв’язком
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні
EMBED Equation.3
Задаємося значенням струму колектора транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора EMBED Equation.3 .
Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає EMBED Equation.3
Визначаємо напругу живлення каскаду
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В, 40 В, 50В, 60В, …, 100В.
При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення опору емітерного резистора
EMBED Equation.3
Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском EMBED Equation.3 .
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Задаємося струмом базового подільника напруги EMBED Equation.3 .і розраховуємо значення опорів резисторів EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – значення відповідних параметрів транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища.
Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги
EMBED Equation.3 .
Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора EMBED Equation.3 при зміні температури в заданому діапазоні EMBED Equation.3 .
Для кремнієвих транзисторів
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 – значення некерованого струму колектора транзистора при певній температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС).
Для германієвих транзисторів
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення додаткового резистора в колі бази
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – допустима зміна постійної напруги на емітері транзистора при зміні температури. Приймаємо значення цієї напруги EMBED Equation.3 = (1÷2) В.
Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму
EMBED Equation.3
Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму
EMBED Equation.3
де – температурний потенціал (при Тос=20оС EMBED Equation.3 ).
Дифузійний опір бази
EMBED Equation.3
Визначаємо загальний опір бази транзистора EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – об’ємний опір бази.
Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером
EMBED Equation.3
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою
EMBED Equation.3
Еквівалентний опір базового кола каскаду
EMBED Equation.3
де rк – опір колекторного переходу транзистора,
EMBED Equation.3 – еквівалентний опір додаткового резистора для змінного струму, який визначається
EMBED Equation.3
Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу слідкуючого від’ємного зворотного зв’язку
EMBED Equation.3
Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму.
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – еквівалентний опір зовнішнього кола на вході підсилювального каскаду
EMBED Equation.3 .
Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах.
Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де fн – нижня частота робочого діапазону частот,
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С3.
В залежності від значення ємностей і напруг, які прикладається розрахованих ємностей вибираємо відповідні типи конденсаторів С1, С2 і С3 .
1.4. Розрахунок підсилювального каскаду в схемі з спільною базою
Дано: Uвих.m, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб].
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.1.4. Схема транзисторного каскаду в схемі з спільною базою
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні
EMBED Equation.3
Приймаємо струм колектора транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Задаємося мінімальним значенням напруги між колектором і емітером транзистора
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – напруга насичення транзистора при максимальному значенні струму колектора транзистора EMBED Equation.3 . Для малопотужних транзисторів переважно EMBED Equation.3
Приймаємо спад напруги на резисторі .Для каскадів попереднього підсилення
EMBED Equation.3
Спад напруги на опорі колекторного резистора повинен задовольняти вимогу – EMBED Equation.3
Записуємо вираз для напруги колекторного живлення
EMBED Equation.3
Враховуючи вирази для EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3 можемо отримати остаточний вирах для визначення напруги колекторного живлення
EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення з нормалізованого ряду: EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ,100В.
При виборі типу транзистора повинні виконуватися наступні вимоги:
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Виходячи з умов забезпечення необхідного режиму за постійним струмом розраховуємо значення опорів резисторів у колі емітера і колектора
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Задаємося струмом базового подільника напруги – EMBED Equation.3
Розраховуємо значення опорів резисторів базового подільника напруги
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – некерований струм колекторного переходу транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища Тmin
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 .
Еквівалентний опір базового подільника напруги
EMBED Equation.3
Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – об’ємний опір бази транзистора ( EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 ).
Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму
EMBED Equation.3
Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – коефіцієнт підсилення транзистора для схеми з спільною базою EMBED Equation.3
Коефіцієнт підсилення каскаду за струмом
EMBED Equation.3
Розподіляємо частотні спотворення на низьких частотах між усіма конденсаторами EMBED Equation.3 , переводимо частотні спотворення на низьких частотах у відносні одиниці і розраховуємо значення ємностей конденсаторів
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Приймаємо значення ємностей конденсаторів і вибираємо їх типи.
Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора EMBED Equation.3 при зміні температури в заданому діапазоні EMBED Equation.3 .
Для кремнієвих транзисторів
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 – значення некерованого струму колектора транзистора при відомій температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС).
Для германієвих транзисторів
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища EMBED Equation.3 в заданому діапазоні
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – температурний коефіцієнт зміщення вхідної характеристики транзистора, який для германієвих і кремнієвих транзисторів приблизно дорівнює – 2 (мВ / oC).
Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою при зміні температури оточуючого середовища на EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – температурний коефіцієнт відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі з спільною базою, який для малопотужних транзисторів складає 2·10-4 (1/oC).
Сумарний приріст колекторного струму при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів при ідеальній термостабілізації
EMBED Equation.3
Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації
EMBED Equation.3
Цей приріст струму не повинен перевищувати допустимого значення, що дозволяє забезпечити необхідний діапазон вихідної напруги і струму каскаду на навантажені при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні.
Розрахунок каскадів попереднього підсилення на польових транзисторах з керуючим n-p переходом
1.5. Розрахунок каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі
в схемі з спільним витоком
Схема підсилювального каскаду в схемі з спільним витоком має великий вхідний опір і низький рівень шумів при роботі з джерелом сигналу в великим значенням внутрішнього опору.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.1.5. Схема каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі з спільним витоком
Схема підсилювального каскаду на польовому транзисторі
в схемі з спільним витоком
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні
EMBED Equation.3
Задаємося значенням струму стоку транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора EMBED Equation.3 .
Знаходимо мінімальне значення напруги між витоком і стоком транзистора
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення струму стоку і типу транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного польового транзистора складає EMBED Equation.3
Визначаємо напругу живлення каскаду
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В.
При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Вибираємо тип польового транзистора.
Розраховуємо значення опору резистора в колі витоку
EMBED Equation.3
Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском EMBED Equation.3 .
Визначаємо початкове зміщення між затвором і витоком транзистора
EMBED Equation.3
Визначаємо напругу зміщення на затворі в режимі спокою
EMBED Equation.3 .
Вибираємо струм подільника напруги в колі затвору з умови EMBED Equation.3 і розраховуємо опори резисторів подільника
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Визначаємо еквівалентний опір вхідного подільника напруги
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення резистора в колі стоку
EMBED Equation.3
Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою
EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – еквівалентний опір навантаження каскаду EMBED Equation.3
Визначаємо значення вхідної ємності каскаду
EMBED Equation.3
Вхідний опір схеми має чисто ємнісний характер, а ємнісна складова вхідного опору буде дорівнювати
EMBED Equation.3
Мінімальне значення повного вхідного опору каскаду
EMBED Equation.3
Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати
EMBED Equation.3
Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах.
EMBED Equation.3
де fн – нижня частота робочого діапазону частот;
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, які вносяться ємністю конденсатора С1.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, які вносяться ємністю конденсатора С2.
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, які вносяться ємністю конденсатора Св,
EMBED Equation.3 – вихідний опір каскаду для схеми з спільним стоком
EMBED Equation.3
1.6. Розрахунок каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі
в схемі з спільним стоком
Схема підсилювального каскаду в схемі з спільним стоком має значно більший вхідний опір ніж схема з спільним витоком. Цю схему часто називають також витоковим повторювачем напруги, оскільки її коефіцієнт підсилення за напругою менший від одиниці. Основна перевага схеми витокового повторювача напруги – це велике значення вхідного опору і мала вхідна ємність. Вплив вхідної ємності різко зменшується, особливо коли коефіцієнт підсилення за напругою прямує до одиниці EMBED Equation.3
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.1.6. Схема каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі з спільним стоком
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні
EMBED Equation.3
Задаємося значенням струму стоку транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора EMBED Equation.3 .
Знаходимо мінімальне значення напруги між витоком і стоком транзистора
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення струму стоку і типу транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає EMBED Equation.3
Визначаємо напругу живлення каскаду
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення виходячи з нормалізованого ряду: 5В, 6В, 9В, 10В, 12В, 15В, 18В, 20В, 24В, 27В, 30В, 36В.
При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Вибираємо тип польового транзистора.
Розраховуємо значення опору резистора в колі витоку
EMBED Equation.3
Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском EMBED Equation.3 .
Визначаємо початкове зміщення між затвором і витоком транзистора
EMBED Equation.3
Визначаємо напругу на затворі в режимі спокою
EMBED Equation.3 .
Вибираємо струм подільника напруги в колі затвору з умови EMBED Equation.3 і розраховуємо опори резисторів подільника
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Визначаємо еквівалентний опір вхідного подільника напруги
EMBED Equation.3
Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – еквівалентний опір навантаження каскаду EMBED Equation.3
Визначаємо значення вхідної ємності каскаду
EMBED Equation.3
Вхідний опір схеми має чисто ємнісний характер, а ємнісна складова вхідного опору буде дорівнювати
EMBED Equation.3
Мінімальне значення повного вхідного опору каскаду
EMBED Equation.3
Значення вихідного опору залежить від значення Rв, також від крутизни польового транзистора S
EMBED Equation.3
Витоковий повторювач напруги не дозволяє отримувати таких низьких значень вихідного опору, як у емітерного повторювача напруги, але його вихідний опір не залежить від внутрішнього опору джерела вхідного сигналу.
Сумарний рівень частотних спотворень на низьких частотах Мн, які вносяться підсилювальним каскадом буде складати
EMBED Equation.3
Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах.
EMBED Equation.3
де fн – нижня частота робочого діапазону частот,
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2.
1.7. Частотні спотворення в підсилювачах з резистивно-ємнісним зв’язком
Підсилювачі з резистивно-ємнісним зв’язком застосовуються найбільш часто, оскільки вони прості і компактні. Коефіцієнт підсилення за напругою і за струмом в області середніх частот залишаються сталими, і практично не залежить від частоти. Проаналізуємо частотні спотворення транзисторного каскаду попереднього підсилення в схемі з спільним емітером, який зображений на рис.1.6.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.1.7. Схема каскаду попереднього підсилення в схемі з спільним емітером
В області низьких частот починають впливати ємності розділюючих конденсаторів Ср1 і Ср2, а також ємність конденсатора в колі емітера Се, спад напруги на якому впливає значення коефіцієнта підсилення каскаду за напругою. Для змінної складової струму Ср1 і Ср2 відіграють роль послідовних елементів подільника з частотно-залежним опором. Збільшення ж опору Се із зменшенням частоти викликає збільшення глибини послідовного від’ємного зворотного зв’язку за струмом, який зменшує підсилення, але одночасно збільшує вхідний опір. Якщо враховувати вплив тільки ємності конденсатора Ср2, то модуль коефіцієнта підсилення каскаду за напругою буде дорівнювати
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – стала часу вихідного кола;
Rвих – вихідний опір каскаду підсилення;
Rн.екв – еквівалентний опір навантаження каскаду.
Коефіцієнт частотних спотворень, який визначається впливом Ср2
EMBED Equation.3 .
Збільшення значення ємності Ср2 при заданому значенні коефіцієнта частотних спотворень Мн2 викликає розширення смуги пропускання підсилювача в бік низьких частот. При заданому Мн2 для визначенні значення ємності Ср2 можна використати вираз
EMBED Equation.3
Аналогічна дія і вхідного розділювального конденсатора Ср1 при умові, що EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – повний вхідний опір каскаду підсилення;
Rг – опір джерела сигналу.
Значення ємності вхідного розділюючого конденсатора Ср1 при заданому Мн1 визначаємо за допомогою виразу
EMBED Equation.3
Коефіцієнт частотних спотворень за рахунок дії ємності Се
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – стала часу емітерного кола транзистора
EMBED Equation.3
Якщо заданий допустимий коефіцієнт частотних спотворень Мн.е, то значення ємності блокуючого конденсатора Се в колі емітера
EMBED Equation.3
Результуючий коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах, який враховує вплив конденсаторів Ср1, Ср2 і Се буде складати
EMBED Equation.3 .
Таким чином, зниження частотних спотворень в області низьких частот досягається збільшенням сталих часу вхідного, вихідного та емітерного кіл. Оскільки значення опорів, які входять у вирази для сталих часу переважно невеликі, то ємності конденсаторів, які розраховані згідно з розглянути виразів, для заданих значень Мн1, Мн2 і Мн.е досягають десятків і навіть сотень мікрофарад.
За границями області середніх частот зменшення підсилення зумовлено зменшенням модуля коефіцієнта підсилення за струмом β, а також за рахунок збільшення шунтуючого впливу ємності Ск.е, яка ввімкнена паралельно навантаженню.
Коефіцієнт частотних спотворень на високій частоті Мв.β за рахунок зміни β буде складати
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 - стала часу, яка практично збігається з середнім часом життя неосновних носіїв в базі.
Коефіцієнт частотних спотворень на високій частоті, які вноситься за рахунок ємності Ск. буде дорівнювати
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – стала часу розряду конденсатора Ск
EMBED Equation.3
Результуюче значення коефіцієнта частотних спотворень на верхній частоті буде складати
EMBED Equation.3
2. Розрахунок транзисторних підсилювачів потужності
2.1. Розрахунок однотактного трансформаторного підсилювача потужності на транзисторі
Дано: Рн, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб].
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.2.1. Схема однотактного трансформаторного каскаду підсилення потужності на транзисторі
Визначаємо максимальну потужність для змінного струму, яка віддається каскадом
EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – коефіцієнт корисної дії трансформатора Т2.
Розраховуємо максимальну потужність, яка виділяється на колекторі транзистора
EMBED Equation.3
Визначаємо граничну частоту підсилення транзистора в схемі ввімкнення з спільним емітером
EMBED Equation.3
Вибираємо тип транзистора VT1.
Розраховуємо напругу живлення каскаду
EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення з нормалізованого ряду: EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ,100В.
Розраховуємо значення струму колектора транзистора в режимі спокою
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт використання струму колектора транзистора – EMBED Equation.3 . Переважно коефіцієнт переважно знаходиться в межах – EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3 – напруга насичення вихідних транзистора. Для потужних транзисторів переважно EMBED Equation.3 .
Розраховуємо потужність, яку віддає каскад
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 – коефіцієнт використання напруги живлення EMBED Equation.3 . Переважно цей коефіцієнт знаходиться в межах EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3 – напруга на колекторі транзистора в режимі спокою ( EMBED Equation.3 ).
Опір колекторного кола каскаду для змінного струму
EMBED Equation.3
Потужність, яка споживається каскадом від джерела живлення
EMBED Equation.3
Максимальний коефіцієнт корисної дії двотактного каскаду підсилення потужності буде складати
EMBED Equation.3
Максимальна потужність, яка виділяється на колекторі транзистора
EMBED Equation.3
Розраховуємо коефіцієнт трансформації трансформатора Т1
EMBED Equation.3
Визначаємо струм бази транзистора у режимі спокою
EMBED Equation.3
Вибираємо струм базового подільника напруги
EMBED Equation.3
Задаємося спадом напруги на опорі резистора в колі емітера
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення резистора в колі емітера
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення опорів базового подільника напруги
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Еквівалентний опір базового подільника
EMBED Equation.3
Визначаємо дифузійний опір емітерного переходу транзистора для змінного струму
EMBED Equation.3
де – температурний потенціал (при Тос=20оС EMBED Equation.3 ).
Дифузійний опір бази
EMBED Equation.3
Визначаємо загальний опір бази транзистора EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – об’ємний опір бази.
Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером
EMBED Equation.3
Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу базового подільника напруги
EMBED Equation.3
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою
EMBED Equation.3
де Rг – опір джерела вхідного сигналу.
Розподіляємо частотні спотворення на низьких частотах між конденсаторами EMBED Equation.3 , переводимо частотні спотворення на низьких частотах у відносні одиниці і розраховуємо значення ємностей конденсаторів
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Приймаємо значення ємностей конденсаторів і вибираємо їх типи.
Будуємо динамічні вихідну і вхідну характеристики каскаду для змінного струму. Використовуючи вхідну і вихідну динамічні характеристики транзистора EMBED Equation.3 будуємо наскрізну характеристику вихідного каскаду EMBED Equation.3 , де EMBED Equation.3 .
Використовуючи метод п’яти ординат з наскрізної характеристики знаходимо значення струмів EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 і розраховуємо амплітудні значення струмів вихідного сигналу
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Правильність обчислення значень струмів перевіряємо за формулою
EMBED Equation.3
Підставляючи знайдені значення струмів І1m, І2m, І3m, І4m в формулу для коефіцієнта гармонік, знаходимо розрахункове значення коефіцієнта гармонік вихідного сигналу
EMBED Equation.3
Розраховуємо площу радіатора для транзистора
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – максимальна температура переходу транзистора;
EMBED Equation.3 – максимальна температура оточуючого середовища;
EMBED Equation.3 – тепловий опір корпус-радіатор (оС/Bт);
EMBED Equation.3 – тепловий опір перехід-корпус транзистора (оС/Bт).
2.2. Розрахунок двотактного трансформаторного підсилювача потужності на транзисторах
Дано: Рн, Rн , fн , fв , Rг , Tос.max , Тос.min, Мн[дб].
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.2.1. Схема двотактного трансформаторного каскаду підсилення потужності на транзисторах
Розраховуємо максимальну потужність, яка виділяється на колекторі одного транзистора двотактного трансформаторного каскаду
EMBED Equation.3
Визначаємо граничну частоту підсилення транзисторів в схемі ввімкнення з спільним емітером
EMBED Equation.3
Вибираємо тип транзисторів VT1 і VT2.
Розраховуємо напругу живлення каскаду
EMBED Equation.3
Приймаємо значення напруги живлення з нормалізованого ряду: EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ,100В.
Визначаємо максимальну потужність, яка віддається каскадом
EMBED Equation.3 ,
де EMBED Equation.3 – коефіцієнт корисної дії трансформатора Т2.
Опір навантаження одного плеча підсилювального каскаду для змінного струму
EMBED Equation.3
де EMBED Equation.3 – напруга насичення вихідних транзисторів. Для потужних транзисторів переважно EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3 – напруга на колекторі транзисторів у режимі спокою ( EMBED Equation.3 ).
Максимальне значення струму колектора транзистора
EMBED Equation.3
Максимальна потужність, яку віддає каскад
EMBED Equation.3 .
Потужність, яка споживається каскадом від джерела живлення
EMBED Equation.3
Максимальний коефіцієнт корисної дії двотактного каскаду підсилення потужності буде складати
EMBED Equation.3
Максимальна потужність, яка виділяється на колекторі одного транзистора
EMBED Equation.3
Задаємося струмом спокою транзисторів
EMBED Equation.3
Розраховуємо коефіцієнт трансформації вихідного трансформатора Т2
EMBED Equation.3
Визначаємо струм бази транзисторів у режимі спокою
EMBED Equation.3
Вибираємо струм базового подільника напруги
EMBED Equation.3
Розраховуємо значення опорів базового подільника напруги
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Будуємо динамічні вихідну і вхідну характеристики каскаду для змінного струму. Використовуючи вхідну і вихідну динамічні характеристики вихідних транзисторів EMBED Equation.3 і EMBED Equation.3 будуємо наскрізну характерист...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора