Расчет возможного ухода рабочего тока.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Следующая система уравнений описывает всю последовательность расчёта возможного ухода рабочего тока:

Отсюда получаем Это значение меньше, чем рассчитанное в пункте 2.2 => теоретический расчёт был верен.

Графический расчет рабочего режима.

Рис. 7 Определение на выходных характеристиках

Рис. 8 Определение и по нагрузочной прямой на входных характеристиках

Рис. 9 Определение и по нагрузочной прямой на входных характеристиках

;

Графический расчёт рабочего режима подтверждает правильность выбора рабочей точки в п. 2. 2

Определение параметров малосигнальной схемы замещения транзистора.

По ВАХ определим малосигнальные h-параметры:

Рис. 10 Определение h-параметров по выходной характеристике

Рис. 11 Определение h-параметров по входной характеристике

Определение основных параметров каскада

Рис. 12 Схема замещения усилительного каскада по переменному току

, K_e₀ = K_u_ХХ∙ ∙ , , , R_ВЫХ ≈ R_К, , можно записать:

= .

Находим, что

Округлим их до значений из ряда Е24:

Найдем коэффициент усиления напряжения, входное и выходное сопротивление вновь, по выше приведённым формулам, из-за уточнения значения

Полученный коэффициент усиления превосходит минимальный коэффициент усиления, заданный в условии, что соответствует техническому заданию.

Расчет конденсаторов

Произведем расчет емкостей разделительных и шунтирующего конденсаторов.

0.32 мс

Примем:

0.96 мс

Тогда получаем:

нФ

Округлим до соответствующих значений из рядов Е12 и Е6

Проверим, превысит ли значение верхней границы полосы пропускания значение, требуемое по условию .

Отсюда получим

Как мы видим, получившаяся частота много больше заданной по условию, следовательно, расчет произведен, верно.

Перечень элементов (спецификация)

№	Поз.	Название	Кол-во	Примечание

		Резисторы

	R1	С2-23-0, 125Вт-53кОм  5 %
	R2	С2-23-0, 125Вт-13кОм  5 %
	Rэ1	С2-23-0, 125Вт-100Ом ± 5 %
	Rэ2	С2-23-0, 125Вт-390Ом ± 5 %
	Rk	С2-23-0, 125Вт-1.7кОм ± 5 %

		Конденсаторы

	Ср1	К53-4 5, 6мкФ х 6.3В ±20%
	Ср2	К53-4 4, 7мкФ х 6.3В ±20%
	Сe	К53-69 200мкФ х 4В ±20%
		Транзисторы

	VT	2N2604

		Источники питания

	V1	BP5041A-12В-100мА-1.2Вт

Моделирование усилительного каскада на ЭВМ

При помощи программы Design Lab будем моделировать усилительный каскад на ЭВМ.

Схема моделирования

Рис. 13 Схема моделирования

Статический анализ схемы

Рис. 14 Анализ схемы по постоянному току

	Ручной расчет	Расчет на ЭВМ
Ik, мА	11.36 мА	11.10мА
Uкэ, В	9.2В	9.875 В
Iб, мА	0.16мА	0.148мА

Как видно, результаты ручного расчета примерно совпадают с результатами расчета на ЭВМ.

Частотные характеристики усилителя

Частотная характеристика и определение границ пропускания

Снимем частотную характеристику усилителя и определим границы полосы пропускания:

Рис. 15 Амплитудно-частотная характеристика усилителя

Kuxx, дБ	fn, Гц	fв, кГц
	28.247

Определение входного сопротивления

Рис. 16 Зависимость входного сопротивления от частоты

	Ручной Расчет	Эксперимент
Rвх, Ом

Определение выходного сопротивления каскада

Рис. 17 Семейство амплитудно-частотных характеристик

R, Ом
Ku	6.8	8.3	8.9	9.3	9.5	9.7	9.8	9.9

Рис. 18 Зависимость коэффициента усиления от сопротивления нагрузки

Выходное сопротивление найдём по следующей формуле:

	Ручной расчет	Эксперимент
Rвых, Ом

4.4. Амплитудная характеристика усилителя

Подадим на вход синусоидальный сигнал с частотой f=1кГц и амплитудой Um=100мВ.

Рис. 19 Сравнение входного и выходного сигналов

Определим коэффициент усиления Кг и сравним с расчетом

	Ручной расчет	Расчет на ЭВМ
Ku	8.87

Будем постепенно увеличивать амплитуду входного сигнала до 1В

Рис. 20 Семейство входных и выходных синусоидальных сигналов

Составим таблицу изменения выходного сигнала от входного сигнала.

Eг(мВ)
Un(В)+	0.9	2.8	4.6	6.4	8.1	8.9	8.9	8.9	8.9	8.9	8.9
Un(В)-	-0.9	-2.55	-4.2	-5.2	-5.2	-5.2	-5.2	-5.2	-5.2	-5.2	-5.2

Рис. 21 Амплитудная характеристика

4.5. Выводы

В качестве выводов представим сводную таблицу, демонстрирующую правильность выполнения расчетов.

	Iба, мА	Iка, мА	Uкэ, В	Ke	fн, Гц	fв, кГц	Rвх, Ом	Rвых, Ом
Техническое задание	*	*	*				*	*
Ручной расчет	0.160	11.36	9.2	8.87	*
Design Lab	0.148	11.10	9.875		28.247

Как мы видим из таблицы, техническое задание является выполненным. На рис 14 видно, что токи и напряжения приближенно соответствуют рассчитанным. Рис 15 иллюстрирует полосу пропускания усилителя, верхнюю и нижнюю границу полосы пропускания удовлетворяют техническому заданию. Коэффициент усиления превышает требуемый. Как мы видим, техническое задание является выполненным.

Список использованной литературы

1. А. Т. Кобяк, Н. Р. Новикова, В. И. Паротькин, А. А. Титов. Применение системы Design Lab 8.0 в курсах ТОЭ и Электроники. Москва, Издательство МЭИ, 2001 год.

2. Вольтамперные характеристики транзисторов. http: //efis.mpei.ru/efis/

⇐ Предыдущая 1 23