135810 (722651), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Выбранное сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот.

Произведём построение нагрузочных прямых для дроссельного каскада: Е_п = 6,5(В), U_кэ0 = 6,5(В), I_к0 = 0,121(А), , где , , U_к найдём по формуле: , а .

2 . Расчет рабочей точки при использовании активного сопротивления R_k в цепи коллектора.

Выберем R_к=R_н =1000 (Ом).

Координаты рабочей точки можно приближённо рассчитать по следующим формулам [7]:

, (3.3.9)

, (3.3.10)

. (3.3.11)

Рассчитывая по формулам 3.3.9 и 3.3.10, получаем следующие значения:

,

,

,

,

,

, где .

Найдём потребляемую мощность и мощность рассеиваемую на коллекторе по формулам (3.3.7) и (3.3.8) соответственно:

, , , где , .

Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Из таблицы 3.1 видно, что для данного курсового задания целесообразно использовать дроссель в цепи коллектора.

Произведём построение нагрузочных прямых для резистивного каскада: Е_п = 129,043(В), U_кэ0 = 6,5(В), I_к0 = 0,123(А), , где , , U_к найдём по формуле: , а .

3.3.2 Выбор транзистора

Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:

1. Граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ

;

1. Предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер

;

1. Предельно допустимого тока коллектора

;

1. Предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе

.

Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ 610 А . Его основные технические характеристики приведены ниже.

Электрические параметры:

1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;

2. Постоянная времени цепи обратной связи пс;

3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

4. Ёмкость коллекторного перехода при В пФ;

5. Индуктивность вывода базы нГн;

6. Индуктивность вывода эмиттера нГн.

Предельные эксплуатационные данные:

1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

2. Постоянный ток коллектора мА;

3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Вт;

4. Температура перехода К.

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора

3.3.3.1 Схема Джиаколетто

Многочисленные исследования показывают, что даже на умеренно высоких частотах транзистор не является безынерционным прибором. Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентная схема- схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 3.6. Подробное описание схемы можно найти [8].

Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на частотах f 0.5f_т ; при последовательном применении этой схемы и найденных с ее помощью Y- параметров транзистора достигается наибольшее единство теории ламповых и транзисторных усилителей.

Рис. 3.6 Схема Джиаколетто.

Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами [6].

при В

Справочные данные для транзистора КТ610А:

С_к=4∙10^-12(Ф) при U_кэ=10(В) , τ_с=20∙10^-12(с) при U_кэ=10(В) , f_т=1∙10⁹(Гц),

I_кmax=0,3∙(А), U_кэmax=26(В), где C_к- емкость коллекторного перехода, _с- постоянная времени обратной связи, Н_21э=_о- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.

Найдем значение емкости коллектора при U_кэ=10В по формуле :

(3.3.12)

где U_кэо – справочное или паспортное значение напряжения;

U_кэо – требуемое значение напряжения.

.

Сопротивление базы рассчитаем по формуле:

, . (3.3.13)

Используя формулу (3.3.12), найдем значение коллекторной емкости в рабочей точке :

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:

, (3.3.14)

Найдем ток эмиттера по формуле:

, (3.3.15)

.

Найдем сопротивление эмиттера по формуле:

(3.3.16)

где I_эо – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА.

.

Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле:

, (3.3.17)

.

Определим диффузионную емкость по формуле:

, (3.3.18)

.

Крутизну транзистора определим по формуле:

, (3.3.19)

.

3.3.3.2 Однонаправленная модель

Поскольку рабочие частоты усилителя заметно больше частоты , то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не влияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводов транзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна быть включена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке 3.7. Описание такой модели можно найти в [6].

Рис. 3.7 Однонаправленная модель.

Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам [6].

Входная индуктивность:

, (3.3.20)

где –индуктивности выводов базы и эмиттера.

Входное сопротивление:

, (3.3.21)

где , причём , где

и – справочные данные.

Крутизна транзистора:

, (3.3.22)

где , , .

Выходное сопротивление:

. (3.3.23)

Выходная ёмкость:

. (3.3.24)

В соответствие с этими формулами получаем следующие значения элементов эквивалентной схемы:

,

,

,

,

,

,

.

3.3.4 Расчет полосы пропускания.

Проверим обеспечит ли выбранное сопротивлении обратной связи Rос, расчитанное в пункте 3.3.1, на нужной полосе частот требуемый коэффициент усиления, для этого воспользуемся следующими формулами[6]:

(3.3.25)

(3.3.26)

Найдем значение емкости коллектора при U_кэ=10В по формуле (3.3.12):

.

Найдем сопротивление базы по формуле (3.3.13):

.

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле (3.3.14):

.

Найдем ток эмиттера по формуле (3.3.15):

.

Найдем сопротивление эмиттера по формуле (3.3.16):

.

Определим диффузионную емкость по формуле (3.3.18):

,

, (3.3.27)

, (3.3.28)

где Y_н – искажения, дБ,

(3.3.29)

.

Выбранное сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот.

3.3.5 Расчёт цепей термостабилизации

Существует несколько вариантов схем термостабилизации. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная [7].

3.3.5.1 Пассивная коллекторная термостабилизация.

Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.8) используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.

Рис. 3.8 Пассивная коллекторая термостабилизация.

Расчёт, подробно описанный в [8], заключается в следующем: выбираем напряжение (в данном случае 6,5В) и ток делителя (в данном случае , где – ток базы), затем находим элементы схемы по формулам:

; (3.3.30)

, (3.3.31)

где – напряжение на переходе база-эмиттер равное 0.7 В;

. (3.3.32)

Получим следующие значения:

,

,

.

3.3.5.2 Активная коллекторная термостабилизация.

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является очень эффективной, её схема представлена на рисунке 3.9. Её описание и расчёт можно найти в [6].

Рис. 3.9 . Активная коллекторная термостабилизация.

В качестве VT1 возьмём КТ361А. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть ), затем производим следующий расчёт:

; (3.3.33)

; (3.3.34)

; (3.3.35)

; (3.3.36)

, (3.3.37)

где – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ361А;

; (3.3.38)

; (3.3.39)

. (3.3.40)

Получаем следующие значения:

,

,

,

,

,

,

,

.

Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 по переменному току был заземлён.

3.3.5.3 Эмиттерная термостабилизация.

Для выходного каскада выбрана эмиттерная термостабилизация, схема которой приведена на рисунке 3.10. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [8].

Рис. 3.10 Эмиттерная термостабилизация.

Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера и ток делителя (см. рис. 3.4), а также напряжение питания ;

2. Затем рассчитываются .

3. Производится поверка – будет ли схема термостабильна при выбранных значениях и . Если нет, то вновь осуществляется подбор и .

В данной работе схема является термостабильной при и . Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле . Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

; (3.3.41)

; (3.3.42)

. (3.3.43)

Для того, чтобы выяснить будет ли схема термостабильной производится расчёт приведённых ниже величин.

Тепловое сопротивление переход – окружающая среда:

, (3.3.44)

Характеристики

Список файлов реферата