Розробка схеми двокаскадного підсилювача з безпосереднім зв'язком

1) Режим класу А: Робоча крапка знаходиться близько до середини навантажувальної прямої. При цьому транзистор однаково підсилює як позитивну, так і негативну напівхвилю сигналу. Нелінійні перекручування мінімальні.

2) Режим класу В: Робоча крапка в крайнім нижнім положенні. Підсилюються тільки позитивні напівхвилі, тому що негативні замикають перехід база-эмиттер. Це викликає великі перекручування сигналу, тому цей режим використовується в так званих двотактних каскадах, де один транзистор працює на позитивній напівхвилі, а іншої на негативній. Перевагою цього режиму є висока економічність у порівнянні з режимом А.

3) Режим класу АВ: Робоча крапка знаходиться в проміжку між положеннями, що відповідають режимам А и В. Відбувається посилення всієї позитивної і частини негативної напівхвилі. Застосовується в двотактних каскадах і дозволяє значно знизити коефіцієнт гармонік.

4) Режим класу С: У цьому режимі на базу транзистора подається зворотний зсув. При цьому підсилюються тільки частини позитивних напівхвиль, що перевершують напругу зсуву. Режим застосовується, коли не пред'являються вимоги до обмеження перекручувань, і має високу економічність. Робоча крапка знаходиться в положенні, що відповідає режимові В.

5) Режим класу D: У цьому режимі робоча крапка на навантажувальній прямій може знаходиться тільки в двох положеннях: або в крайньому лівому, або в крайньому нижньому. Перехід з одного положення в інше здійснюється дуже швидко. Застосовується в імпульсних і перемикаючих схемах.

Для забезпечення того або іншого режиму необхідно забезпечити обране положення робочої крапки на навантажувальній прямій, що здійснюється за рахунок вибору відповідного струму і напруги зсуву в ланцюзі бази. Для режиму В зсуви не потрібні.

У підсилювачах електричних сигналів зв'язку між каскадами, з навантаженням, із джерелом живлення можуть здійснюватися різними способами. У підсилювачах постійного струму, у яких нижня гранична частота дорівнює нулеві, цей зв'язок повинний бути безпосередньої (гальванічної) - пропускати як сигнали змімінного, так і постійного струму. У підсилювачах змінного струму зв'язок може здійснюватися за допомогою трансформаторів і емностей. Розглянемо підсилювач постійного струму на транзисторі, включеному за схемою ЗЕ з ємнісним зв'язком між джерелом сигналу і входом підсилювача і між виходом і навантаженням (рис.5)

На рис.5:

Rк - колекторний опір транзистора, на якому виділяється вихідний посилений сигнал;

R1 і R2 - дільник, що забезпечує фіксовану напругу зсуву бази;

Rэ - здійснює температурну стабілізацію транзистора негативним зворотним зв'язком (знз) по постійному струмі;

Сэ - шунтуюча ємність, що запобігає ЗНЗ по змінному посилюваному сигналу;

Ср1 - розділова ємність, що розділяє ланцюг джерела сигналу і вхідний ланцюг транзистора за постійним струмом, і здійснюючий їхній зв'язок по змінному сигналу;

Ср2 - розділова ємність, що розділяє вихідний ланцюг транзистора і навантаження по постійному струму, і здійснює їхній зв'язок по змінному.

Рис. 5

Як відомо, транзистор має три виводи, але тільки один з них виявляється загальним для входу і виходу. Таким чином, загальною точкою може бути один із трьох електродів: эмиттер, база, колектор. У даній курсовій роботі вихідний і вихідний каскад включені за схемою з загальним емітером.

2. Розрахунок підсилювача

2.1 Розрахунок режиму роботи транзистора другого каскаду по постійному струму і вибір пасивних елементів схеми: резисторів, конденсаторів

Параметри заданого транзистора приведені в таблиці 2.

Таблиця 2.

Розрахунок почнемо з вибору струму спокою біполярного транзистора ІK0. Тому що каскад працює в режимі А, тоді струм колектора вибирається зі співвідношення:

Iк0= (1)

На рис. 1 Додатку 1 приведене сімейство вихідних характеристик транзистора.

Визначимо положення робочої крапки на вихідній характеристиці обраного транзистора, з огляду на, що він працює в режимі А.

 =0.007 (A) (2)

Так як транзистор працює в режимі А, то UКО = ЕП / 2= 10 / 2 = 5 В.

Приймемо UКО = 5 В.

Струм спокою бази транзистора визначається зі співвідношення:

= = 175 (мкА) (3)

По двум точкам (IКО, UКО) = (0,007 А, 5 В) и (0, ЕП) = (0, 10В) на сімействі вихідних характеристик побудуємо нагрузочную прямую.

Робочу точку візьмемо при струмі колектора 3,5 мА, напруга колектор - емитер 7 В.

Дільник напруги на резисторах RК1RVT1RЭ1 повинний забезпечувати розрахункове значення струму бази. Для цього повинно виконуватися умова

Ід?3• Іб=3•175=525 (мкА) =0,5 (мА) (4)

тоді номінальні значення RK1 і Rе1 можна визначити з умови

(5)

де UБ вибираєтся з умови UБ = UБЕ + UЕ - для маломощных германієвих транзисторів UБЭ = 0,35…0,5 В.

Для підсилювального каскаду UE за звичай вибирають у межах (0,1…0,3)ЕП.

0,1•10=1 (В) (6)

UБ = UБЕ + UЕ =0,35+1=1,35 (В) (7)

= = 2700 (Ом) (8)

(9)

Струм, що проходить через резистор RЕ2, визначається сумою колекторного і базового струмів

(10)

тоді номінальне значення RЕ2 можна визначити за формулі

(11)

Загальний опір каскаду, по якому протікає колекторний струм, дорівнює

звідси

(12)

Розрахунок другого каскаду за зміннім струмом, що складається з визначення коефіцієнта підсилення, вхідного і вихідного опору каскаду.

коефіцієнт підсилення за напругою

= (13)

вхідний і вихідний опори

(14)

(15)

Вибір транзистора першого каскаду по граничній частоті, максимальній напрузі колектор - эмиттер і максимальному струмові колектора. Основним критерієм вибору типу транзистора для підсилювального каскаду служить допустиме напруження між колектором і эмиттером UКЕ, що визначається з умови

UKmax?1.4• EП=1,4•10=14 (16)

Максимальный ток коллектора транзистора не должен превышать рабочий ток каскада

Ід?=2•=525 (17)

Під ці параметрі підходить попередньо розрахований транзистор ГТ323Б

Iк0= (19)

Так як, транзистор працює в режимі А,то UКО = ЕП / 2= 10 / 2 = 5 В.

Приймемо UК0 = 5 В.

Струм спокою бази транзистора визначається зі співвідношення:

=(20)

По двох точкам (IКО, UКО) = (0,007 А, 5 В) и (0, ЕП) = (0, 10 В) на графіку вихідних характеристик будуємо нагрузочну пряму.

Робочую точку вибираємо при струмі колектора 3 мА, напруга коллектор - эмиттер 8 В.

Дільник напруги на резисторах R1R2 повинний забезпечувати розрахункове значення струму бази. Для цього повинно виконуватися умова

Ід?3• Іб=3•87=261 (мкА) (21)

тоді номінальні значення R1 і R2 можна визначити з умови

(22)

де UБ вибираєтся з умови UБ = UБЭ + UЭ - для малопотужних германієвих транзисторів UБЭ = 0,35…0,5В.

(23)

(24)

Стум, що проходить через резистор RЕ1, визначається сумою колекторного і базового струмів

(25)

Тоді номінальне значення RЕ1 можна визначити за формулою

(27)

(26)

2.2 Розрахунок першого каскаду по змінному струму, що складається з визначення коефіцієнта підсилення, вхідного і вихідного опору каскаду

Розрахуємо коефіцієнт підсилення по напрузі.

=(27)

=(28)

Вхідний і вихідний опори за умовою вхідний опір каскаду дорівнює R вхід=150 Ом, для цього приймемо значення R1 = 12835 Ом, R2 = 19109 Ом.

2.3 Розрахунок номінальних значень пасивних і частотозадающих елементів схеми

Тому що коефіцієнт підсилення по напрузі малий, то необхідно його збільшити. Для цього встановлюємо шунтуючі конденсатори СЕ1 и СЕ2, які усувають зворотний зв'язок по змінній напрузі і тому збільшують коефіцієнт підсилення каскаду.

0,083•10-6 (Ф) (29)

=0,25•10-6 (Ф) (30)

Коефіцієнт підсилення по напрузі каскаду повинний скласти

(35)

Розділові конденсатори С1 і С2 здійснюють гальванічну розв'язку. Їхня ємність вибирається з умови, що

= =23•10-8 (Ф) (36)

Потужність, що виділяется на транзисторі

(37)

що менше 0,250 Вт - гранично максимальної потужності, що розсіюється.

3. Заміна розрахункових значень пасивних елементів значеннями з ряду Е24

Висновок

При виконанні даного курсового проекту вивчені методики постановки задачі при проектуванні електричних принципових схем на напівпровідникових приладах, отримані навички поетапного комплексного схемотехнического проектування електричних вузлів, отриманий досвід використання сучасних інформаційних технологій і систем імітаційного моделювання.

У даному курсовому проекті розроблена схема двухкаскадного підсилювача з безпосереднім зв'язком.

Перелік літератури

1. А.В. Цыкина. Проектирование транзисторных усилителей низкой частоты. - М.: «Связь», 1968.

2. А.К. Криштафович, В.В. Трифонюк. Основы промышленной электроники. - М.: Высшая школа, 1985

3. А.К. Касаткин, М.В. Немцов. Электротехника, 4-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1983

4. А.Г. Морозов. Электротехника, электроника, импульсная техника. - М.: Высшая школа, 1987

5. В.П. Бабенко, Г.И. Изъюрова - “Основы радиоэлектроники”. Пособие по курсовому проектированию - М: МИРЭА, 1985 г.

6. Н.Н. Горюнов - “Полупроводниковые приборы: транзисторы” Справочник - М: “Энергоатомиздат”, 1985 г.

Додаток 1. Вихідні характеристики біполярного транзистора ГТ323Б

Додаток 2. Вхідні характеристики біполярного транзистора ГТ323Б

Страницы: 1, 2