Расчет параметров элементов схемы

1.4 Расчет параметров элементов схемы

1. Определяем значения сопротивлений R_к и R_э.

кОм,

где I_КЗ - ток, определяемый по точке пересечения прямой АР с осью токов (точка D на рисунке 3).

Принимая R_э=(0,l¸0,15)R_к, находим

 Ом,

R_э=R_общ-R_к=15,7Ом.

2. Находим сопротивления резисторов R_l, R₂. С целью уменьшения влияния делителя напряжения R_l R₂ на входной сигнал обычно выбирают

где R_вх- входное сопротивление по переменному току

 Ом.

Значения U_вхм и I_вхм определяются по входной характеристике (рисунок 4):

Значение сопротивления резистора R₁ можно определить из соотношения

 кОм,

полученного из уравнения напряжений для контура цепи: общая точка – R_э -эмиттерный переход – R₂ - общая точка в предположении, что U_эб <<E_п, а. Из последнего соотношения можно находим значение сопротивления резистора R₂=127 Ом.

3. Определяем емкость конденсаторов С_р и С_э:

мкФ,

мкФ,

где: f_H - нижняя частота полосы пропускания, Гц;

М_н - коэффициент частотных искажений а области низких частот (принимаем М_н=1,2 для упрощения).

1.5 Расчет параметров усилительного каскада на биполярном транзисторе

Используя графики входной и выходных характеристик, можно найти параметры усилительного каскада:

а) Коэффициент усиления по напряжению

раз; K_U,дб=20lgK_U=48,7 дБ.

б) Коэффициент усиления по току

раз; K_i,дб=20lgK_i=18,41дБ.

в) Коэффициент полезного действия (КПД):

где: Р_н - мощность нагрузки максимальная (выходная);

Р_р - мощность источника, затраченная на обеспечение режима работы Мощность переменного тока нагрузки

P_н=0,5U_нм×I_нм=0,5∙3∙0,0015=172,5 мВт.

Мощность, затрачиваемая источником питания на обеспечение режима работы определяется по координатам точки Р (см. рисунок 3)

P_р=U_кэр×I_кр=4,2∙0,015=63 мВт.

г) Мощность генератора входного синусоидального сигнала

P_вх=0,5I_бм×U_бэм=0,5∙0,0009∙0,18=81 мкВт.

д) Коэффициент усиления по мощности

 K_р,дб=10lgK_р=33,282 дБ.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Схема усилительного каскада на полевом транзисторе с управляющими p-n-переходом и каналом р-типа показана на рисунке 5. Транзистор включён по схеме с общим истоком.

 

Рисунок 5 - Схема усилительного каскада на полевом транзисторе.

В расчёте используем упрощённую схему замещения транзистора, показанную на рисунке 5, где обозначены:

g₁₁ - входная проводимость, См;

g₁₂U₂ - входной ток, обусловленный влиянием выходной цепи на входную;

g₁₂ - проводимость передачи напряжения;

g_{21 ×}U₁ -выходной ток, обусловленный проводимостью передачи тока g₂₁;

g₂₂ - выходная проводимость транзистора, См.

Схема замещения усилительного каскада показана на рисунке 6. В целях упрощения в схеме отсутствует проводимость g₁₁ и источник g₁₂U₂ ввиду их незначительной величины. Сопротивления резисторов R_з1 и R_и1 определяется из соотношений:

 кОм,

 кОм.

где: R_з1 - эквивалентное сопротивление цепи затвора;

R_н1 - эквивалентное сопротивление выходной цепи.

Коэффициент усиления по напряжению определяется по выражению

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по мощности

К_р=К_U ×К_i=∙=687.791 раз.

Входное сопротивление каскада

R_вх=R_з1=кОм.

Выходное сопротивление каскада

 Ом,

где: U_xx - напряжение на выходе при разрыве цепи нагрузки (холостой ход);

I_кз - ток на выходе при коротком замыкании выводов нагрузки.

Рисунок 6 – Упрощённая схема замещения усилительного каскада на полевом транзисторе

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под общей редакцией Горюнова Н.Н. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 904 с.

2. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.- 352 с.

3. Опадчий Ю.Ф., Грудкин, О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002, - 768 с.