Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Розрахунок вхідного емітерного повторювача. Розрахунок підсилювального каскаду у схемі зі спільним емітером.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2025
Тип роботи:
Розрахункова робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
2. Розрахунок вхідного емітерного повторювача
Вихідні дані для розрахунку емітерного повторювача:
- амплітуда напруги джерела сигналу UДЖ = 15 мВ;
- амплітуда вихідної напруги UН = 10 мВ;
- опір джерела RДЖ = 10 кОм;
- нижня робоча частота FH = 10 Гц;
- верхня робоча частота FB = 100 кГц;
- опір навантаження RH = 1 кОм;
- ємність навантаження СН = 100 пФ;
- допустимі частотні спотворення на нижній граничній частоті МНДБ = 3 дБ;
- допустимі частотні спотворення на верхній граничній частоті МВДБ = 3 дБ;
Принципова схема вхідного емітерного повторювача наведена на рис. 2.1.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.2.1. Схема емітерного повторювача
Методика розрахунку каскаду
1. Розраховують амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад в навантаженні:
EMBED Equation.3 , (2.1)
або
EMBED Equation.3 . (2.2)
2. Вибирають струм спокою транзистора ІК0 з умови:
ІK0 = (2...3) EMBED Equation.3 . (2.3)
Якщо внаслідок розрахунку ІK0<1 мА, то слід вибирати ІK0=1 мА, щоб транзистор не працював у мікрорежимі, коли значно зменшується коефіцієнт підсилення транзистора за струмом. Якщо вибрано мікрорежим, то необхідно враховувати зменшення коефіцієнта підсилення за струмом h21E у відповідності з довідковими даними на транзистор. При відсутності таких даних зменшення h21E становить 2,5...4 рази при зменшенні струму колектора транзистора по відношенню до струму колектора транзистора, рівного 1 мА, 10 разів. Аналітично розрахувати значення коефіцієнту підсилення транзистора за струмом в мікрорежимі h21ЕМ можна за допомогою виразу:
EMBED Equation.3 , (2.4)
де ІK0 = 1 мА, ІK0М – вибране значення струму колектора в мікрорежимі.
Розраховують напругу живлення підсилювача:
EMBED Equation.3
і вибирають її зі стандартного ряду 6 В, 9 В, 12 В, 15 В, 18 В, 24 В, 27 В, 36 В, 45 В.
3. Розраховують номінальне значення опору резистора RЕ з умови, що спад напруги на транзисторі і резисторі в статичному режимі є рівними:
EMBED Equation.3 . (2.5)
Значення опору резистора вибирають із стандартного ряду Е24 (див. Додаток 6), Типи використовуваних постійних резисторів С2-23, С2-33, змінних – СП3-29. Потужність, яка розсіюється резистором PR, розраховують у відповідності з виразом:
PR = IR2 R (2.6)
або
PR = UR2 / R. (2.7)
де IR – струм, який протікає через резистор, UR – спад напруги на резисторі, R - опір резистора. З метою усунення перегріву елементів схеми номінальну потужність розсіювання резистора вибирають не менше, ніж з двократним запасом.
4. Розраховують струм бази транзистора, який забезпечує режим роботи каскаду:
EMBED Equation.3 . (2.8)
Розрахунок каскаду можна проводити з використанням транзистора з мінімальним коефіцієнтом підсилення за струмом або з середньостатистичним. У першому випадку
EMBED Equation.3 , (2.9)
у другому випадку
EMBED Equation.3 . (2.10)
5. Визначають струм дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 . (2.11)
6. Розраховують номінальне значення опорів резисторів дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 , (62.12)
EMBED Equation.3 , (2.13)
EMBED Equation.3 . (2.14)
7. Розраховують вхідний опір транзистора емітерного повторювача та вхідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 ,
де
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3 .
8. Перевіряють, чи виконується умова:
EMBED Equation.3 . (2.15)
Якщо умова не виконується, то необхідно вибрати транзистор з більшим коефіцієнтом підсилення за струмом h21E.
Якщо загальний коефіцієнт підсилення наступних каскадів є таким, що сумарний коефіцієнт підсилення значно перевищує необхідний, то можна залишити вибраний транзистор, врахувавши втрати підсилення в першому каскаді.
9. Розраховують коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
EMBED Equation.3 . (2.16)
10. Визначають вихідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 . (2.17)
11. Розраховують верхню граничну частоту підсилення каскаду:
EMBED Equation.3 ; (2.18)
EMBED Equation.3 ; (2.19)
СЕКВ = СК.
12. Розраховують частотні спотворення каскаду на верхній граничній частоті:
EMBED Equation.3 . (2.20)
13. Розподіляють частотні спотворення каскаду на нижній граничній частоті МН між конденсаторами С1 та С2:
EMBED Equation.3 . (2.21)
14. Розраховують значення ємностей розділювальних конденсаторів С1 та С2:
EMBED Equation.3 , (2.22)
де
EMBED Equation.3 ; (2.23)
EMBED Equation.3 . (2.24)
Значення ємностей електролітичних конденсаторів вибирають з ряду Е3 (див. Додаток). Значення ємностей постійних конденсаторів вибирають з ряду Е12 (див. Додаток ). Можливий тип використовуваних постійних конденсаторів К10-17.
15. Розраховують необхідну амплітуду вхідного сигналу:
EMBED Equation.3 . (2.25)
16. Перевіряють виконання умови
EMBED Equation.3 . (2.26)
Якщо умова не виконується, то необхідно змінити схему підсилювача з метою збільшення коефіцієнта підсилення за напругою за рахунок збільшення числа проміжних каскадів або використання транзисторів з більшим коефіцієнтом підсилення за струмом h21E.
Якщо виконується умова
EMBED Equation.3 ,
то необхідно передбачити регулювання амплітуди сигналу, наприклад, використавши для резистора RЕ змінний резистор СП3-29.
17. Розраховують потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора:
EMBED Equation.3 .
Перевіряють, чи виконується умова:
РК < РКД.
Якщо умова не виконується, то необхідно вибрати транзистор з більшою РКД.
18. Розраховують потужність, яка споживається каскадом від джерела живлення:
Р0 = ЕЖ ІК0.
3. Розрахунок підсилювального каскаду у схемі зі спільним емітером
Вихідні дані для розрахунку підсилювального каскаду у схемі зі спільним емітером:
- амплітуда напруги джерела сигналу UДЖ = 10 мВ;
- вихідна потужність РН = 100 мВт;
- опір джерела RДЖ = 500 Ом;
- нижня робоча частота FH = 80 Гц;
- верхня робоча частота FB = 20 кГц;
- опір навантаження RH = 5 кОм;
- ємність навантаження СН = 100 пФ;
- допустимі частотні спотворення на нижній граничній частоті МНДБ = 2 дБ;
- допустимі частотні спотворення на верхній граничній частоті МВДБ = 2 дБ;
Принципова схема каскаду у схемі зі спільним емітером наведена на рис. 3.1.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис. 2.16. Схема підсилювального каскаду на транзисторі у схемі зі спільним емітером
Методика розрахунку каскаду на біполярному транзисторові, ввімкненому за схемою з СЕ
1. Розраховують амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад у навантаженні:
EMBED Equation.3 ,
або
EMBED Equation.3 .
2. Вибирають струм спокою транзистора:
EMBED Equation.3 .
Якщо ІКО < 1 мА, то слід вибирати ІКО = 1 мА.
3. Перевіряють виконання умови:
ІКО < ІКД.
Якщо умова не виконується, то слід вибрати транзистор з більшим допустимим струмом колектора ІКД.
4. Розраховують номінальне значення опору резистора колекторного навантаження:
EMBED Equation.3 .
5. Розраховують номінальне значення опору резистора емітерної стабілізації RЕ.
EMBED Equation.3 .
6. Визначають потенціал бази транзистора в статичному режимі по відношенню до загальної шини:
EMBED Equation.3 .
7. Розраховують струм бази транзистора в статичному режимі:
EMBED Equation.3 .
8. Струм дільника базового зміщення вибирають з умови:
EMBED Equation.3 .
9. Розраховують номінальні значення опорів резисторів дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3 .
10. Розраховують вхідний опір транзистора:
EMBED Equation.3 .
11. Розраховують вхідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 .
12. Вихідний опір каскаду:
Rвих = RK.
13. Розраховують коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3
14. Визначають необхідну амплітуду вхідного сигналу:
EMBED Equation.3 .
15. Розраховують верхню граничну частоту підсилення каскаду:
EMBED Equation.3 ;
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 .
16. Розраховують частотні спотворення каскаду на верхній граничній частоті:
EMBED Equation.3 .
17. Розподіляють частотні спотворення на нижній граничній каскаду МН між розділювальними конденсаторами С1, С2 та блокувальним конденсатором СЕ:
МНДБ = МНС1ДБ + МНС2ДБ + МНС3ДБ.
18. Розраховують номінальні значення ємностей розділювальних конденсаторів:
EMBED Equation.3 ;
EMBED Equation.3 .
19. Розраховують номінальне значення ємності блокувального конденсатора:
EMBED Equation.3 .
20. Розраховують потужність, яка розсіюється на колекторі транзистора в статичному режимі:
EMBED Equation.3 .
21. Перевіряють, чи виконується умова РК0 < РКД. Якщо умова не виконується, то необхідно вибрати транзистор з більшою допустимою потужністю на колекторі.
4. Розрахунок підсилювального каскаду у схемі зі спільним витоком
Вихідні дані для розрахунку підсилювального каскаду у схемі зі спільним витоком:
амплітуда напруги джерела сигналу UДЖ = 10 мВ;
вихідна потужність РН = 5 мВт;
опір джерела RДЖ = 10 кОм;
нижня робоча частота FH = 10 Гц;
верхня робоча частота FB = 100 кГц;
опір навантаження RH = 5 кОм;
ємність навантаження СН = 100 пФ;
допустимі частотні спотворення на нижній граничній частоті МНДБ = 3 дБ;
допустимі частотні спотворення на верхній граничній частоті МВДБ = 3 дБ;
Принципова схема каскаду на польовому транзистор, ввімкненому за схемою з СВ, наведена на рис. 3.1.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.3.1. Підсилювальний каскад на польовому транзисторі з керувальним p–n- переходом у схемі зі спільним витоком
Методика розрахунку такого каскаду наступна.
1. Розраховують амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад в навантаженні:
EMBED Equation.3 .
2. Вибирають струм спокою транзистора:
EMBED Equation.3 .
Якщо ІС0 < 1 мА, то слід вибирати ІС0 = 1 мА.
3. Перевіряємо виконання умови
ІС0 < ІСД.
Якщо умова не виконується, то слід вибрати транзистор з більшим допустимим струмом стоку ІСД.
4. Розраховують номінальне значення опору резистора стокового навантаження:
EMBED Equation.3 .
5. Розраховують номінальне значення опору резистора витікової стабілізації R4:
EMBED Equation.3 .
6. Визначають потенціал заслону транзистора в статичному режимі по відношенню до загальної шини:
EMBED Equation.3 ,
де UЗ0 – зміщення між заслоном та витоком транзистора в робочій точці.
7. Вибирають номінальні значення опорів резисторів дільника вхідного зміщення:
R1 = R2 = 20 RДЖ.
8. Розраховують вхідний опір каскаду:
Rвх = R1||R2.
9. Вихідний опір каскаду:
Rвих = RС.
10. Розраховують коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
EMBED Equation.3 .
11. Визначають амплітуду вхідного сигналу:
EMBED Equation.3 .
12. Розраховують верхню граничну частоту підсилення каскаду:
EMBED Equation.3 ;
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 .
13. Розраховують частотні спотворення каскаду на верхній граничній частоті:
EMBED Equation.3 .
14. Розподіляють частотні спотворення нижній граничній частоті каскаду МН між розділювальними конденсаторами С1, С2 та блокувальним конденсатором СЕ:
МНДБ = МНС1ДБ + МНС2ДБ + МНС3ДБ.
15. Розраховують номінальні значення ємностей розділювальних конденсаторів:
EMBED Equation.3 ;
EMBED Equation.3 .
16. Розраховують номінальне значення ємності блокувального конденсатора С2:
EMBED Equation.3 .
17. Розраховують потужність, яка розсіюється на стоку польового транзистора:
EMBED Equation.3 .
18. Перевіряють, чи виконується умова РС0 < РСД.
Якщо умова не виконується, то слід вибрати транзистор з більшою допустимою потужністю розсіювання.
5. Розрахунок безтрансформаторного двотактного підсилювача потужності на транзисторах
Вихідні дані для розрахунку безтрансформаторного двотактного підсилювача потужності на транзисторах:
вихідна потужність РН = 4 Вт;
опір джерела RДЖ = 1 кОм;
нижня робоча частота FH = 100 Гц;
верхня робоча частота FB = 20 кГц;
опір навантаження RH = 8 Ом;
допустимі частотні спотворення на нижній граничній частоті МНДБ = 3 дБ;
допустимі частотні спотворення на верхній граничній частоті МВДБ = 3 дБ.
Принципова схема вихідного комплементарного повторювача наведена на рис. 5.9,а.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.5.1. Вихідний каскад двохтактного емітерного повторювача на транзисторах різного типу провідності
Методика розрахунку
1. Розраховують амплітуду струму, яку повинен забезпечити каскад в навантаженні:
EMBED Equation.3 ,
або
EMBED Equation.3 .
2. Вибирають струм спокою транзисторів ІК0 з умови:
EMBED Equation.3 .
3. Розраховують максимальне значення струму бази транзисторів вихідного емітерного повторювача:
EMBED Equation.3 .
4. Вибирають струм дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 .
5. Розраховуємо номінальні значення опорів дільника базового зміщення:
EMBED Equation.3 .
EMBED Equation.3 .
6. Визначають вхідний опір транзистора вихідного емітерного повторювача :
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 .
7. Розраховують вхідний опір каскаду.
EMBED Equation.3 .
8. Розраховують верхню граничну частоту вихідного емітерного повторювача:
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 .
9. Розраховують частотні спотворення каскаду на верхній граничній частоті:
EMBED Equation.3 .
10. Розраховують коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
EMBED Equation.3 .
11. Визначають необхідну амплітуду вхідного сигналу:
EMBED Equation.3 .
12. Розраховують вихідний опір каскаду:
EMBED Equation.3 .
13. Якщо на вході та виході вихідного емітерного повторювача використані розділювальні конденсатори, то їх номінальні значення визначаються у відповідності з (2.21-2.24).
14. Розраховують потужність, яка розсіюється на колекторі одного транзистора в режимі максимального сигналу:
EMBED Equation.3
Якщо ІК0 = 0, то
EMBED Equation.3 .
Перевіряють, чи виконується умова РК < РКД. Якщо умова не виконується, то слід вибрати транзистори з більшою потужністю розсіювання на колекторі, або, якщо це можливо, використати радіатори.
15. Розраховують потужність, яка споживається від одного джерела живлення:
EMBED Equation.3
6. Розрахунок RCгенератора на операційному підсилювачі з мостом Віна
Дано:
Uвих.m=20 В;
fн=100 Гц;
fв=1 кГц;
RН=80 Ом;
Тоc.min=0 С;
Тоc.max=50 С.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.6.1. Схема електрична принципова RC-генератора на операційному підсилювачі
Для забезпечення самозбудження необхідно на вхід підсилювача подавати частину вихідної напруги, яка рівна вхідній і збігається з нею за фазою. Для отримання гармонічних синусоїдальних коливань необхідно, щоб ці умови виконувалися на одній частоті і різко порушувалися на всіх інших частотах. Це завдання вирішується з допомогою фазоповертаючої ланки (ФПЛ), яка складається з декількох RCланок і служить для повороту фази вихідної напруги підсилювача на певний кут.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.6.2. Структурна схема RC генератора
В схемі генератора застосована послідовно-паралельна RCланка, яка називається мостом Віна і забезпечує нульовий фазовий зсув на частоті квазірезонансу. Коефіцієнт зворотного зв'язку такої ланки дорівнює зз=1/3. Це означає, що мінімальний коефіцієнт підсилення за напругою, при якому виконується умова балансу амплітуд, повинен дорівнювати KU=1/зз=3.
1. Розрахунок починаємо з вибору типу інтегрального операційного підсилювача виходячи з таких умов:
EMBED Equation.2
де EMBED Equation.2 - максимальна додатна і від'ємна напруги на виході операційного підсилювача.
2. Максимальна швидкість наростання вихідної напруги операційного підсилювача повинна задовольняти таку вимогу:
EMBED Equation.2
3. Вибираємо інтегральний операційний підсилювач і використовуємо такі його електричні параметри: EMBED Equation.3 , КU0, RН.min, Vmax (В/мкс), Uзм/T (мкВ/оС), Rвих.
4. Для симетричного моста Віна частота квазірезонансу буде дорівнювати:
EMBED Equation.2
5. Мінімальне значення вхідного опору Zвх min моста Віна повинно бути таким, щоб він не перевантажував вихідне коло підсилювального каскаду
EMBED Equation.2
де Rmin мінімальне значення опору одного плеча моста Віна.
EMBED Equation.2
6. Змінний резистор призначений для плавного регулювання частоти і повинен бути здвоєний, щоб забезпечувати одночасну зміну опорів кожного з плеч моста Віна
EMBED Equation.2
7. Знаходимо значення конденсаторів С1 і С2
EMBED Equation.2
8. Коло від'ємного зворотного зв’язку забезпечує стабілізацію амплітуди вихідної напруги і покращення форми вихідного сигналу. Стала часу термістора R5 повинна бути значно більшою від максимального періоду вихідної частоти
EMBED Equation.2
9. Визначаємо значення напруги термістора R5
EMBED Equation.2
Вибираємо тип термістора. Вольт-амперна характеристика термістора зображена на рис.6.3,а. За вольт-амперною характеристикою будуємо залежність RT = F(IT), яка показана на рис.6.3,б. Вибираємо робочу точку А термістора на ділянці максимальної крутизни. Для цієї точки знаходимо значення RT, ІТ, UT.
EMBED Visio.Drawing.6 EMBED Visio.Drawing.6
(а) (б)
Рис.6.2. Вольт-амперна характеристика термістора (а) та залежність опору термістора від струму (б)
10. Розраховуємо значення резистора R4 з умови забезпечення необхідного коефіцієнта підсилення за напругою
EMBED Equation.2
11. Вихідний каскад на транзисторах VT1 і VT2 є комплементарним повторювачем напруги і призначений для узгодження вихідного опору генератора з опором навантаження.
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні
EMBED Equation.2
12. Живлення емітерного повторювача здійснюється від двополярного джерела напруги 15 В, що дозволяє отримати на його виході напругу необхідного значення. Для комплементарного повторювача напруги VT1 і VT2 вибираємо транзистори з різним типом провідності і однаковими параметрами: VT1 (n-p-n), а VT2 (p-n-p).
13. Визначаємо значення вихідного опору емітерного повторювача
EMBED Equation.2
14. Визначаємо вихідний опір генератора разом з емітерним повторювачем з урахуванням від’ємного зворотного зв'язку за напругою
EMBED Equation.2
15. Задаємося значенням коефіцієнта частотних спотворень на низьких частотах Мн(дб) і розраховуємо значення ємності розділювального конденсатора С3
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
Додаток 1
Основні параметри рекомендованих біполярних транзисторів для ПНЧ
Додаток 2
Основні параметри рекомендованих польових транзисторів для ПНЧ
Стандартні ряди для вибору номінальних величин опорів резисторів та ємностей конденсаторів
Ряд Е24 (допуск на точність 5%) для вибору номінальних значень опорів резисторів та ємностей конденсаторів, коефіцієнти якого наступні: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.
Ряд Е12 (допуск на точність 10%) для вибору номінальних значень опорів резисторів та ємностей конденсаторів, коефіцієнти якого наступні: 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2.
Ряд Е6 (допуск на точність 20%) для вибору номінальних значень опорів резисторів та ємностей конденсаторів, коефіцієнти якого наступні: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8.
Ряд Е3 для вибору номінальних значень електролітичних конденсаторів, коефіцієнти якого наступні: 1,0; 2,2; 4,7.
Ряд Е3 для вибору номінальних значень окремих типів електролітичних конденсаторів (К50-16, К50-35), коефіцієнти якого наступні: 1,0; 2,0; 5,0.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора