Міністерство освіти та науки України Національний університет “Львівська політехніка”
Розрахункова робота№1 з навчальної дисципліни "Електроніка та мікросхемотехніка" Варіант:1, 1, 37 Львів 2011 1. Розрахунок транзисторного каскаду підсилення в схемі зі спільним емітером 1.1. Розрахунок транзисторного каскаду в схемі зі спільним емітером за постійним струмом Завдання:1 Таблиця 1 № вар. PН (Вт) RН (кОм) Uвих.m (В) МН (дб) fН (Гц) fВ (кГц) RГ (кОм) TОС (оС)  37 - 4 12 3,5 80 40 2 + 5 ( + 55  
Рис.1. Схема транзисторного каскаду в схемі зі спільним емітером Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні:
; Задаємося значенням струму колектора транзистора в режимі спокою:
; Приймаємо номінальне значення струму спокою колектора транзистора
. Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора:
де
– напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає
,отже приймаємо, що
, а
. Задаємося спадом напруги на емітерному резисторі

і записуємо вираз для значення напруги живлення підсилювального каскаду:

Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду:
; (значення напруги живлення приймаємо 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:
; (так, як номінальні значення розрахованих резисторів, переважно, вибираємо згідно з нормалізованого ряду Е24 з допуском
). Розраховуємо значення колекторного резистора:
; Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою:
, (так, як ми обрали кремнієвий транзистор КТ-503, то
). Задаємося струмом базового подільника напруги
і розраховуємо значення опорів резисторів
і
:



,
,
, (
- значення відповідних параметрів кремнієвого транзистора КТ-503 при мінімальній температурі оточуючого середовища). Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги:
Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності:
; Розраховуємо значення приросту некерованого струму колектора
при зміні температури в заданому діапазоні
. Для кремнієвих транзисторів:
, де

– значення некерованого струму колектора транзистора при певній температурі Т0 (переважно ця температура складає 20о С або 25оС). Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища
в заданому діапазоні:
; де
– 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
:
, де
– 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:
; Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації:
; 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:
де – температурний потенціал (при Тос=20оС
). Дифузійний опір бази :
Визначаємо загальний опір бази транзистора:
, де
– об’ємний опір бази. Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі з спільним емітером:
Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму:
; Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою:
де Rг – опір джерела вхідного сигналу. Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу базового подільника напруги:
Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за струмом,попередньо обчисливши:
– опір колекторного переходу транзистора для схеми з спільним емітером,
,
,

Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму:
. 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:
, де
– коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С1.
– коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора С2.
– коефіцієнт частотних спотворень, які вносяться ємністю конденсатора Се . Отже коефіцієнти частотних спотворень, які вносяться ємностями конденсаторів розподілимо наступним чином:
,
,
. Обчислимо ємність конденсаторів, попередньо обчисливши:
– еквівалентний опір зовнішнього кола на вході підсилювального каскаду;
– вихідний опір какаду для схеми з спільним колектором;


де fн – нижня частота робочого діапазону частот. Висновок: під час виконання даної розрахункової роботи я визначав параметри електричних компонентів принципової схеми, які забезпечать її ефективну оптимізацію в подальшому. Таким чином, електричний розрахунок дає початкові значення параметрів радіоелектронних пристроїв, які на наступних етапах проектування будуть уточнені. Під час розрахунку були визначені параметри всіх активних і пасивних елементів, а також вибрані їх типи при значеннях вихідних параметрів, які гарантують працездатність електронної апаратури в реальних умовах її експлуатації. Список літератури Схемотехніка електронних систем: У3 кн.1 Аналогова схемотехніка та імпульсні пристрої. Підручник / В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я. Жуйков та ін. – 2-ге вид., допов. і переробл. – К.: Вища школа, 2004. ( 366с. Електроніка та мікросхемотехніка / В.І. Сенько, М.В. Панасенко, Є.В. Сенько та ін. ( К.: Обереги.2000. – Т1. ( 299с. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2005. — 528 с. Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. ( М.: Советское радио, 1980. Китаев В.Е.,Бокуряев А.А. Расчет источников электропитания устройств сязи. ( М.: Связь, 1979. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. Киев: Вища школа, 1983. Цыкина А.В. Электронные усилители. ( М.: Радио и связь, 1982. Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот. Под ред. Н.Л. Безладнова. ( М.: Связь, 1978. Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств: Учебное пособие для вузов по специальности “Автоматика и управление в технических системах.” ( М.: Высш. школа, 1989. Проектирование усилительных устройств. Под ред. Н.В. Терпугова. ( М.: Высшая школа, 1982. Воейков Д.Д. Конструирование низкочастотных генераторов. ( М.: Энергия, 1964. Бондаренко В.Г. RC-генераторы синусоидальных колебаний на транзисторах. ( М.: Связь, 1976. Герасимов С.М. Расчет полупроводниковых усилителей и генераторов. ( Киев: Вища школа, 1961. Вавилов А.А., Солодовников А.И., Шнайдер В.В. Низкочастотные измерительные генераторы. ( Л.: Энергоатомиздат,