Расчёт усилителя напряжения на транзисторе.

Содержание.

1.УГО транзистора и его расшифровка, справочные данные.

2. Исходные данные, входные и выходные ВАХ.

3. Графический расчёт параметров транзистора.

4. Графический расчёт параметров сигналов.

5. Схема усилителя напряжения и описание схемы.

6. Расчёт элементов схемы.

8. Перечень элементов

7. Диаграммы напряжений.

Пример расчёта усилителя напряжения на транзисторе КТ315В.

1.Транзистор и его расшифровка.

Кремниевый биполярный транзистор n-p-n проводимости маломощный, высокочастотный, 15 разработки, группы В.

Справочные данные транзистора:

-Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала h₂₁ =  = 20 – 90.

-Граничная частота _гр > 250 МГц.

-Обратный ток коллектора I_кбо < 1 мкА.

-Напряжение насыщения база – эмиттер U_бо < 1,1 В.

-Предельный постоянный ток коллектора I_{к макс} = 100 мА.

-Предельное постоянное напряжение коллектор – эмиттер U_кэ = 40 В.

-Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Р_к =150 мВт.

2. Исходные данные.

-Напряжение питания коллекторной цепи Е_К =30 В.

-Сопротивление в цепи коллектора R_К = 2,4 кОм.

-Коэффициент ООС усилителя по постоянному току -К_ос =0,1.

-Нижняя частота переменного сигнала _н = 100 Гц.

Статический режим, при котором: -внутреннее сопротивление источника сигнала R_ИС < 0,1 R_вх; сопротивление нагрузки R_Н > 10 R_К.

3. Вольт - амперные характеристики ( ВАХ ). Выдаются преподавателем.

В соответствии с исходными данными на характеристиках записать значения масштабных величин по осям токов и напряжений, и также для каждой характеристики. Значения масштабных величин на одно деление приведены в таблице 3.

Ниже характеристик провести 8 линий с равномерным распределением. Расстояние между линиями соответствует относительному интервалу времени.

На вольтамперных характеристиках строятся дополнительные линии для определения параметров и характеристики для проведения расчётов:

Hа семействе выходных характеристик строится нагрузочная характеристика по координатным точкам ( I_kмакс= , U_k = 0 ) и ( I_k = 0, U_k = E_k ).

Первая точка на оси I_к : I_КМАКС = = 12,5 мА; на оси U_к : U_к =0

Вторая точка на оси U_кэ : U_кэ = 30 В; на оси .I_к = 0,

Проекции точек пересечения нагрузочной линии и граничных линий семейства характеристик на ось U_кэ определяют максимальное ( U_макс ) и минимальное ( U_мин ) значения напряжений на коллекторе.

U_макс =28 В это напряжение на коллекторе в режиме отсечки, на характеристиках обозначено точкой С.

U_мин = 2 В это напряжение на коллекторе в режиме насыщения, на характеристиках обозначено точкой В.

Для линейного усилителя напряжения при заданном значении сопротивления нагрузки R_Н >> R_К, когда практически не изменяется наклон нагрузочной характеристики в динамическом режиме, рабочая точка выбирается на середине участка режима линейного усиления. Точка может определяться графическим методом: с помощью линейки определяется середина между значениями U_макс и U_мин; или математическим способом –

U_К0 = ; U_К0= = 15 В

Через точку U_K0 проводится линия , параллельная оси I_K. Точка пересечения линии с нагрузочной характеристикой ( А ) определяет параметры режима транзистора по постоянному току (I_K0 и I_Б0 ). Значение I_Б0 определяется методом пропорциональности, используя две соседние характеристики со значениями I_Б3 = 150 мкА и I_Б2 = 100 мкА.

I_К0 = 6,2 мА , I_Б0 = 110 мкА

Точки пересечения линии с двумя соседними характеристиками ( D и E ) необходимы для определения статического коэффициента усиления тока

h_21Э. = () = ; I_D =8,3 мА , I_E = 5,7 мА; h_21э =

1. По значению I_Б0 на входных характеристиках устанавливают рабочую точку А на характеристике при U_К= 5 В, и определяют значение напряжения между базой и эмиттером U_БРТ.

U_БРТ – это проекция точки А на ось U_БЭ. U_БРТ = 0,58 В.

Для определения входного сопротивления транзистора (h₁₁= R_ВХ) проводят касательную через точку А. Тангенс угла наклона касательной определит это значение. Для проведения вычисления строят вспомогательный прямоугольный треугольник на касательной. Отношение прилежащего катета (ⁱU_БЭ) к противолежащему катету (I_Б) даст значение входного сопротивления транзистора в схеме с общим эмиттером.

R_ВХ = ^U_БЭ = 0,7 - 0,45 = 0,25 В , I_Б = А

R_ВХ =

Касательную в точке А на входных характеристиках можно принять за рабочую характеристику, опраксимированную прямой линией, на которой обозначают критические точки: точку отсечки с координатами I_Б=0, U_БЭ= 0,45 В, и точку насыщения с координатами I_Б= 220 мкА, U_БЭ= 0,7 В. По этим точкам определяют максимальное амплитудное значение неискажённого входного сигнала

U_MВХ= U_БНАС - U_БРТ ; U_МВХ= 0,7 – 0,58 = 0,12 В.

По рабочей характеристике выходных ВАХ определяется максимальное амплитудное значение неискажённого выходного сигнала

U_МВЫХ= U_К0 – U_КМИН, U_МВЫХ= 15 – 2 = 13 В.

Коэффициент усиления по напряжению в режиме максимального неискажённого сигнала

К = К = К = 40,6 дБ.