Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Кафедра электроники

Контрольная работа №1

«Однокаскадный усилитель на БТ»

по дисциплине «Электронные приборы»

Вариант №10

Проверил: ст. преподаватель

В.Н. Русакович

Минск

2011

Задание 1. Произвести инженерный расчет усилительного каскада на БТ с ОЭ (рисунок 1), ОБ (рисунок 2), ОК (рисунок 3), который должен обеспечить усиление в полосе частот от f_н = 20 ГЦ до f_в = 20 кГц.

Рисунок 1 – Принципиальная схема усилителя на БТ с ОЭ

с эмиттерной стабилизацией рабочей точки

Рисунок 2 – Принципиальная схема усилителя на БТ с ОБ

с эмиттерной стабилизацией рабочей точки

Рисунок 3 – Принципиальная схема усилителя на БТ с ОК

с эмиттерной стабилизацией рабочей точки

Исходные данные для варианта №10 представлены в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета каскада с ОЭ

№ варианта	Тип БТ	, В	, мА	, мВ	, Ом	, кОм	, нФ
10	КТ 3117А	10	4	6	300	10	0,25

Таблица 2 - Исходные данные для расчета каскада с ОБ

№ варианта	Тип БТ	, В	, мА	, мВ	, кОм	, кОм	, нФ
10	КТ 3117А	10	4	6	3	10	0,25

Таблица 3 - Исходные данные для расчета каскада с ОК

№ варианта	Тип БТ	, мВ	, кОм	, Ом	, нФ	, В
10	КТ 3117А	200	2	30	0,25	15

Таблица 4 - Расчетные соотношения для основных параметров усилительного каскада на БТ, включенного по схеме с ОБ и ОК

Параметр	Схема с ОБ	Схема с ОК

Параметры транзисторов приведены в приложении 3. Результаты расчета требуемого режима покоя и значения элементов принципиальной схемы усилителя свести в таблицы.

Задание 2. По результатам расчета элементов принципиальной схемы усилителя провести расчет основных параметров усилительного каскада. Вычислить общее значение коэффициента частотных искажений на нижней граничной частоте , указанной в исходных данных. Аналогично вычислить общее значение коэффициента частотных искажений на верхней граничной частоте. Результаты расчетов свести в таблицу.

1. 1 Расчет малосигнального усилителя на бт, включенного по схеме с оэ

1. Для обеспечения стабилизации рабочей точки падение напряжения на резисторе (потенциал эмиттера) можно выбрать из условия:

Uэо = Iэо Rэ = 0,2Uкэо (1)

Это минимальное напряжение, требуемое для компенсации температурного ухода как при увеличении, так и при уменьшении температуры.

Из таблицы 1 находим для транзистора КТ3117А Uкэо = 10В, тогда:

Uэо = Iэо Rэ = 0,2Uкэо = 0,2 х 10 = 2В

Напряжение питания выбирается согласно выражению:

Uип = 2Uкэо + Uэо = Iко Rк + Uкзо +Uэо (2)

Uип = 2Uкэо + Uэо =2∙10+2=22В - для обеспечения максимального значения амплитуды неискаженного выходного сигнала.

2. Сопротивления резисторов инаходим по выражениям:

Rк = (Uип – Uкэо – Uэо ) / Iко; (3)

Rэ = Uэо / Iэо ≈ Uэо / Iко, (4)

т.к. можно принять Iэо ≈ Iко.

По выходной характеристике транзистора для Uип =22В и заданного

Ik =4мА находим Iko =2,1мА.

Рисунок 4 – Характеристики транзистора КТ 3117А

Тогда Rк = (Uип – Uкэо – Uэо ) / Iэо = (22 – 10 – 2 ) / 2,1∙ 10^-3 Oм =

= 4,76 ∙10³ Oм

Принимаем Rк = 4,7 кОм ± 5 %

Rэ = Uэо / Iэо ≈ Uэо / Iко = 2/2,1 ∙10^-3 = 952 Oм

Принимаем Rэ = 1кОм ± 5 %

Для Uкэ =10В =const находим

3. Находим ток базы Iбо и потенциал базы транзистора Uбо, при этом напряжение база-эмиттер в рабочей точке для кремниевого транзистора можно принять .

Iбо = Iко / h_21Э = 2,1 ∙10^-3 / 71,4 = 29,4мкА

Uбо = Uбэо + Uэо = 0,6 + 2 = 2,6В

4. Для обеспечения работоспособности схемы стабилизации задаемся током делителя напряжения, образованного резисторами R1 и R2, в десять раз больше тока базы:

Iд = 10 х Iбо =10 х 29,4 = 294мкА;

5. Находим сопротивления R1 и R2:

R1= (Uип – Uбо) / (Iд + Iбо) = (22 – 2,6) / (294 + 29,4) ∙10^-6 = 0,062 ∙10⁶ Ом

Принимаем R1=62кОм ± 5 %

R2 = Uбо / Iд = 2,6 / 294∙10^-6 = 8,8 кОм

Принимаем R2 = 9,1кОм ± 5 %

6. Емкости конденсаторов находим из условий

Найдем Rвх:

Rвх = Rб // Rвх.mр = R1 // R2 // Rвх.mр. (5)

r_э = φr / Iэо =0,026 / 2,1∙10^-3 = 12,4 Oм ( для Т=300К, φr = 0,026В)

R вх.mр = 50 + 12,4 ∙ (1 + 71,4) = 948 Ом

Rвых ≈ Rк = 4,7 кОм

Принимаем С1= 75 мкФ ± 5 %

Принимаем С2=5,6 мкФ ± 10 %

Принимаем Сэ = 82 ± 5 % мкФ

Расчет основных параметров усилительного каскада (ОЭ). Коэффициент усиления по току каскада на БТ с ОЭ определяется соответствующим дифференциальным параметром транзистора ,

поскольку . Знак минус говорит о том, что каскад с ОЭ инвертирует входной сигнал. Сквозной коэффициент усиления:

Граничные частоты полосы пропускания усилителя, т.е. значения частоты сигнала, на которых коэффициенты передачи уменьшаются в раз, определяются выражениями:

Нижняя граничная частота полосы пропускания усилителя f_н будет больше максимальной из f_н1, f_н2, f_н3:

f_н ≥ max(f_н1, f_н2, f_н3)

f_н ≥ 1,93 Гц.

Вычислим значения коэффициентов частотных искажений, обусловленных фильтрами, на частоте f в области НЧ:

Общее значение коэффициента частотных искажений усилительного каскада на некоторой частоте f в области НЧ определяется согласно:

M(f) [дБ] = М1(f) [дБ] + M2(f) [дБ] +…+ MN(f) [дБ] (6)

M(f)=1,004 + 1,000045 + 1,0046 =3,009 дБ

Конденсатор пересчитаем во входную цепь транзистора, при этом он оказывается включенным параллельно конденсатору, и его эквивалентная емкость увеличивается в () раз, поскольку зарядпроисходит напряжением:

Для верхней граничной частоты полосы пропускания усилителя можно записать:

f_в ≤ min(f_в1,f_в2,f_в3)

Получаем f_в ≤ 0,2 МГц.

Значения коэффициентов частотных искажений, обусловленных наличием рассмотренных фильтров нижних частот, на некоторой частоте f в области ВЧ вычисляются согласно выражению:

Коэффициент частотных искажений на верхней граничной частоте :

M(f) = M1(f) х M2(f) х M3(f) =1,03х1,05 х 1,002=1,08.