Расчет усилителя на транзисторе

Расчет усилителя на транзисторе

Министерство образования РФ

Уральский Государственный Технический Университет

Кафедра Автоматика и управление в технических системах

РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

НА ТРАНЗИСТОРЕ КТ3107И

Курсовая работа по

Электронике

Студент гр. Р-291а

А.С. Клыков

Преподаватель

доцент, к.т.н.

В. И. Паутов

Екатеринбург 2000

Содержание.

1. Предварительные данные для расчета усилителя 3

2. Выбор транзистора 4

3. Расчет режима транзистора по постоянному току 4

4. Выбор напряжения источника питания 5

5. Расчет элементов, обеспечивающих рабочий режим тр-ра 5

6. Расчет емкостей Сф, С1, С2, Сэ 7

7. Результаты расчета 8

8. АЧХ и ФЧХ усилителя 9

9. Список литературы 10

Предварительные данные для расчета усилителя

UН = 0.2 В

RН = 0.3 кОм

RС = 0.5 кОм

К = 90

t max = 70 0C

S = 4

fн = 50 Гц

fв = 25 Гц

2. Выбор транзистора.

Произведем необходимые расчеты для выбора транзистор:

где Uн – напряжение на нагрузке Rн – сопротивление нагрузки

Мощность, рассеиваемая на коллекторе (при ( = 1.1) (к = 8(((Pн = 8(1.1(0.13

= 1.14 мВт

Необходимый коэффициент передачи по току: Внеобх = 1.5 * К = 1.5

* 90 = 135 ,

где К – коэффициент усиления

Необходимая добротность усилителя Dу:

Dу = 10 * К * (в = 20 * ( *(в * К = 20 * 3.14 * 25000 * 90 = 1.4*10 8

Для выбранного транзистора добротность Dт :

где r(б – объемное сопротивление базы, равное 150 Ом Cк – емкость

коллекторного перехода

По расчетным данным и из условий : Ркmax >Рк , Bmin ( Bнеобх , (в (

(в,необх выбираем транзистор КТ3107И [1]

3. Расчет режима транзистора по постоянному току.

Максимальный ток коллектора Iк,м :

Ток коллектора Iк определяем по формуле:

Проверим, что ток базы больше макс. тока сигнала :

где В – коэффициент передачи по току.

где Rвх = В * rэ= 1к9 - входное сопротивление каскада

Ес – источник сигнала

Rс – входное сопротивление источника сигнала

Т.о., условие выполнено, т.к. 13.5 мкА > 1.3 мкА

Напряжение на оллекторе-эмиттере Uкэ :

Рабочая точка транзистора =1.5 В

I0к = 1.82 В

4. Выбор напряжения источника питания.

Выбор напряжения источника питания Ек:

В соответствии с ГОСТ выбираем 5 В

Падение напряжения на Rф :

URф = (0.1(0.2)* Ек = 0.2*5 = 1 В

Напряжение на делителе Uд :

Uд = Ек - URф = 4 В

5. Расчет элементов, обеспечивающих рабочий режим транзистора.

Найдем Rэ по формуле :

где S – температурный коэффициент

Rб = (5(10) Rвх = 5*1900 = 9500 Ом – общее сопротивление базы

Определим Rк :

Найдем Uб :

Найдем R2 :

Определим ток делителя:

Условие Iд ( 0.2 Iк выполняется, т.к. 0,4мА ( 0.4 мА

Определим Rф :

По ГОСТу выбираем:

R1 = 6к0 R2 = 16к0 Rэ = 3к2 Rф = к45

Проверим выполнение неравенства:

I0к * Rэ + U0кэ + I0к * Rк + (I0к + Iд) * Rф ( Ек

5.824 + 1.5 + 2.5 + 1.179 ( 5

11 ( 5 – неравенство выполняется

Определим коэффициент К для предусилителя на одном транзисторе КТ3107И

Для того, чтобы обеспечить требуемый коэффициент усиления введем в схему

эмиттерный повторитель на транзисторе КТ3107И (Рис.2).

Определим для повторителя Rэ2:

UБ2 = UК1 = I0э *Rэ + U0Кэ = 1.82мА * 3.2кОм + 1.5В = 7.32 В

UБэ2 = r(б * I0э = 150 * 1.82мА = 0.27 В

Определим сопротивление RЭ2Н :

Найдем Rвх2 и Rвых2 :

Коэффициент усиления повторителя К2 :

Коэффициент усиления первого каскада:

Получаем общий коэффициент усиления предварительного усилителя:

К = К1 * К2 = 86 * 0.98 ( 84.5

6. Расчет емкостей Сф, С1, С2, Сэ .

где КСГ = 40 – коэффициент сглаживания

fП = 100 Гц – основная частота пульсации ист.питания

Из равенства:

Пусть Мн,вх = 0.92

Мн,э = 0.86

Тогда Мн,вых =0.89

Расчет С1, С2, Сэ :

7. Результаты расчета

|RЭ |RФ |R1 |R2 |RК |RЭ2 |СЭ |СФ |С1 |С2 |ЕК |

|3к2 |450 |6к0 |16к |1к4 |3к9 |217 |141 |3.15 |19.7 |5В |

Табл.1

|8. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики. |

|10 |20 |30 |40 |60 |100 |160 |320 |640 |1280 |2560 |5120 |10240 |20480 |40960 |81920 |163840|

|1 |1.3010|1.4771|1.6020|1.7781|2 |2.2041|2.5051|2.8061|3.1072|3.4082|3.7092|4.0102|4.3113|4.6123|4.9133|5.2144|

| |3 |2125 |5999 |5125 | |1998 |4998 |7997 |0997 |3997 |6996 |9996 |2995 |5995 |8994 |1994 |

|62.8 |125.6 |188.4 |251.2 |376.8 |628 |1004.8|2009.6|4019.2|8038.4|16076.|32153.|64307.|128614|257228|514457|102891|

| | | | | | | | | | |8 |6 |2 |.4 |.8 |.6 |5.2 |

|0.2 |0.4 |0.6 |0.8 |1.2 |2 |3.2 |6.4 |12.8 |25.6 |51.2 |102.4 |204.8 |409.6 |819.2 |1638.4|3276.8|

|5 |2.5 |1.6666|1.25 |0.8333|0.5 |0.3125|0.1562|0.0781|0.0390|0.0195|0.0097|0.0048|0.0024|0.0012|0.0006|0.0003|

| | |6667 | |3333 | | |5 |25 |625 |3125 |6563 |8281 |4141 |207 |1035 |0518 |

|0.4 |0.8 |1.2 |1.6 |2.4 |4 |6.4 |12.8 |25.6 |51.2 |102.4 |204.8 |409.6 |819.2 |1638.4|3276.8|6553.6|

|4.6 |1.7 |0.4666|-0.35 |-1.566|-3.5 |-6.087|-12.64|-25.52|-51.16|-102.3|-204.7|-409.5|-819.1|-1638.|-3276.|-6553.|

| | |6667 | |66667 | |5 |375 |1875 |09375 |80469 |90234 |95117 |97559 |39878 |79939 |59969 |

|25 |6.25 |2.7777|1.5625|0.6944|0.25 |0.0976|0.0244|0.0061|0.0015|0.0003|9.5367|2.3842|5.9605|1.4901|3.7253|9.3132|

| | |7778 | |4444 | |5625 |1406 |0352 |2588 |8147 |E-05 |E-05 |E-06 |E-06 |E-07 |E-08 |

|0.16 |0.64 |1.44 |2.56 |5.76 |16 |40.96 |163.84|655.36|2621.4|10485.|41943.|167772|671088|268435|107374|429496|

| | | | | | | | | |4 |76 |04 |.16 |.64 |4.56 |18.2 |73 |

|0.2124|0.5070|0.9061|0.9438|0.5380|0.2747|0.1620|0.0788|0.0391|0.0195|0.0097|0.0048|0.0024|0.0012|0.0006|0.0003|0.0001|

|2964 |2013 |8314 |5836 |3545 |2113 |9849 |4425 |5203 |4243 |6702 |8299 |4143 |2071 |1035 |0518 |5259 |

|1.3567|1.0390|0.4366|-0.336|-1.002|-1.292|-1.407|-1.491|-1.531|-1.551|-1.561|-1.565|-1.568|-1.569|-1.570|-1.570|-1.570|

|3564 |7226 |2716 |67482 |69159 |49667 |97942 |87016 |63429 |25265 |02915 |91332 |3549 |57562 |18597 |49115 |64374 |

Список литературы:

1. Радио и связь, М.,1990г.

2. Расчет предварительного усилителя на транзисторе,,

В.И.Паутов, Ю.Н. Секисов,

И.Е. Мясников, Екатеринбург : УПИ, 1992г.

-----------------------

[1] Параметры транзистора взяты из справочника « Радио и связь » М.: 1990г

-----------------------

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Табл.2

Рис.3

Rк

Rф

R1

R2

R6

Rэ

Rн

Сэ

С2

Сф

С1

Ес

Ек

Iк0

Iдел

Uб

V

V1

V2

Рис.1

M(()

( (()

Ек

Lg ( f )

Uвых

Сф

С2

Сэ

Rн

Rэ

Рис.2

Rэ2

Rф

Rк