Расчет усилительного каскада по постоянному току графоаналитическим методом

⇐ ПредыдущаяСтр 26 из 28Следующая ⇒

Изобразить семейство выходных и входную (при U_кэ = 5B) характеристики заданного транзистора как показано на рис. 16.13.

Рис. 16.13

На выходных характеристиках нанести кривую допустимой мощности P_k _max, рассеиваемой на коллекторе, P_k _max=U_кэI_к = const.

Выбрать значение напряжения источника питания E_к в пределах (0, 7 – 0, 9) U_k _max. (Следует учитывать, что E_к ≈ 3U_m_вых и E_к≈ U_кэо+I_ко(R_к+R_э)). Эту величину в дальнейшем, после выбора R_к, R_э и U_m_вых, следует скорректировать.

Из условия передачи максимальной мощности от источника энергии к потребителю (согласованный режим) выбрать R_к≈ R_{вых. т}. однако на выход усилителя обычно включается нагрузка R_н ≤ R_к поэтому рекомендуется выбирать R_к = (0, 3 – 1)R_{вых. т}. так, чтобы его величина лежала в диапазоне R_к = (0, 5 ¸ 10) кОм.

Построить нагрузочную линию усилительного каскада, согласно уравнению

U_кэ = Е_к – I_кR_к.

Для этого использовать две точки (“d” и ”c”) на выходных характеристиках транзистора (рис. 16.13):

U_кэ = 0, I_к = (точка “d”); I_к = 0, U_кэ = Е_к (точка “c”).

При этом линия нагрузки должна проходить левее и ниже допустимых значений U_k _max, I_k _max и P_k _max и обеспечить достаточно протяженный линейный участок переходной характеристики (рис. 16.13)

По точкам пересечения линии нагрузки с выходными характеристиками построить переходную характеристику транзистора I_к=f(I_б) (рис. 16.13). На ней (с учетом входной характеристики) выбрать линейный участок “а - в”, в диапазоне которого усилитель усиливает без искажения. На середине участка “а - в” нанести рабочую точку “А”, соответствующую режиму работы транзистора по постоянному току. По координатам рабочей точки “A” определить токи и напряжения транзистора в режиме покоя (по постоянному току): I_бо, I_ко, U_бэо, U_кэо.

Расчет усилительного каскада по переменному току:

1. Определить пределы изменения амплитуд входного тока и напряжения, выходного тока и напряжения в линейном режиме работы усилителя. Найти: I_б_m, I_кm, U_бэm, U_кэm (см. рис. 16.13)

2. Рядом с графиками входных и выходных характеристик транзистора показать характер изменения токов и напряжений во времени в виде кривых:

i_б = I_бо + I_б_msinω t; u_бэ = U_бэо + U_бэ_msinω t;

i_к = I_ко + I_к_msinω t; u_кэ = U_кэо + U_кэ_msinω t;

соответствующих рабочим участкам этих характеристик.

Расчет параметров элементов усилителя ОЭ:

1. Рассчитать элементы цепи термостабилизации R_э и С_э.

a). Увеличение R_э повышает глубину отрицательной обратной связи во входной цепи усилителя (улучшает термостабилизацию), с другой стороны, при этом падает КПД усилителя из - за дополнительных потерь мощности на этом сопротивлении. Обычно выбирают величину падения напряжения на R_э порядка (0, 1 – 0, 3)Е_к, что равносильно выбору R_э ≈ (0, 05 – 0, 15)R_к в согласованном режиме работы транзистора. Используя последнее соотношение, выбираем величину R_э.

б). Для коллекторно - эмиттерной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать уравнение электрического состояния по постоянному току:

Используя это уравнение, скорректировать выбранные значение Е_к или величину R_к.

в). Определить емкость в цепи эмиттера С_э из условия R_э = (5 ¸ 10)Х_э, где Х_э – емкостное сопротивление элемента С_э. При этом

мкФ, выбрав f_н = 50 ¸ 100 Гц.

Для исключения шунтирующего действия делителя R₁, R₂ на входную цепь транзистора задается сопротивление R_б, равное

и ток делителя I_д=(2–5)I_бо, что повышает температурную стабильность U_бо. Исходя из этого, определить сопротивления R₁, и R₂, R_б:

; ;

Определить емкость разделительного конденсатора из условия R_вх=(5¸ 10)Х_р, где Х_р–емкостное сопротивление разделительного конденсатора, R_вх–входное сопротивление каскада. При этом

мкФ, а .