Аналогові електронні пристрої

контрольная работа

Графоаналітичний розрахунок робочого режиму

За початковими даними вибираємо транзистор виходячи з того, що пряма навантаження на вихідних характеристиках повинна перетинати сімейство тих характеристик, що забезпечують потрібний розмах вхідного струму. Один з таких транзисторів - КТ 312А. Його параметри:

Ik max = 30 mA.

Uкэ max = 20 В.

Uкб max = 20 В.

Pк max = 225 мВт.

h21э = 10 - 100.

fгр = 300 МГц.

1. Схема використовується для підсилення малих сигналів без спотворень. Напруга змінного сигналу може мати як позитивне, так і негативне значення. Тому й при рівному нулю вхідному сигналі (режим спокою) у транзисторі повинні існувати струми бази та колектора, а для розрахунку робочого режиму транзистора потребуються сімейства вхідних і вихідних характеристик. Які для даного транзистора приведені в додатку А.

2. На сімействі вихідних ВАХ наводимо криву максимально допустимої потужності. Для цього надаємо різні значення Uке в межах значень наведеної характеристики, обчислюємо струм колектора за формулою:

Iк = Рк. макс / Uке. (1.1)

та зєднуємо отримані точки.

3. Хід навантажувальної прямої за постійним струмом і положення робочої точки визначається точкою Ек на вісі абсцис, при цьому пряма перетинає вісь ординат в точці за формулою:

. (1.2)

Через ці позначені точки необхідно провести пряму навантаження.

Опір Rе потрібно визначити виходячи з таких міркувань. Для підвищення коефіцієнта стабілізації збільшують Rе наскільки дозволяє джерело та зменшують

Rб = R1/R2 (1.3)

Але при малому Rб зростає струм споживання транзистора та погіршуються його енергетичні показники. Як правило,

U = (0,15…0,2) • Ек. (1.4)

U = 0,2 • 15 = 3 В.

Орієнтуючись на типовий режим транзистора Uке = 5В,

Іко = Іе = 1…5 мА.

Приймаємо значення Іко = 5мА і визначаємо Rе за формулою:

Rе = U/ Іе. (1.5)

Rе = 3/5 •10-3 = 600 Ом.

Отже із ряду номіналів Е24 приймаємо резистор рівний 600 Ом.

Визначаємо його потужність

PR = I2 • R (1.6)

P = (5 •10-3) 2 • 600 = 0,015 Вт.

Приймаємо потужність резистора рівною 0,125 Вт.

За формулою 1.2 розраховуємо Iк

= 9,4 мА.

та відмічаємо Ік на графіку 1 (додаток А), будуємо навантажувальну пряму.

4. Обираємо на навантажувальної прямої положення робочої точки спокою А так, щоб забезпечити задану зміну змінної складової струму бази Іmб в позитивному та негативному напрямках. Робоча точка визначить постійну складову струму бази Ібо, яка дорівнює 150 мкА (струм бази в режимі спокою), постійну складову струму колектора Іко (струм колектора в режимі спокою), постійну складову напруги на колекторі Uкео (наруга спокою на колекторі), яка дорівнює 12 В.

5. Амплітуда змінної складової струму колектора

Іmк = (Ік макс - Ік мін) / 2 (1.7)

Іmк = (7 - 3,5) / 2 = 1,75 мА.

6. Амплітуда змінної напруги на навантаженні

Um н = Іmк • Rк. (1.8)

Um н = 1,75 •10-3 • 1 • 103 = 1,75 В.

7. Коефіцієнт підсилення за струмом

КІ = Іmк / Іmб. (1.9)

КІ = 1,75 •10-3/45 •10-6 = 39.

8. Вихідна потужність

Рвих = 0,5 • Іmк • Um н. (1.10)

Рвих = 0,5 • 1,75 •10-3 • 1,75 = 1,53 мВт.

9. Потужність, що споживається в колекторному колі

Рспож = Ек • Іко. (1.11)

Рспож = 15 • 5 • 10-3 = 0,075 Вт.

10. ККД колекторного кола

= Рвих /Рспож • 100%. (1.12)

= (1,53 •10-3/0,075) • 100 = 2,04%

11. На вхідній ВАХ, графік 2 додаток А, позначаємо точку А, котра відповідає Ібо, і за графіком знаходимо Uбео = 0,7 В, а для значень Ібмакс і Іб мін (точка Б і В на графіку) - відповідно Uбе макс = 0,77 В і Uбе мін = 0,71 В.

12. Амплітуда вхідної напруги

Umб = (Uб макс - Uб мін) /2. (1.13)

Umб = (0,77 - 0,71) / 2 = 30 мВ.

13. Коефіцієнт підсилення за напругою

КU = Um н / Umб. (1.14)

КU = 1,75/0,03 = 58,3.

14. Коефіцієнт підсилення за потужністю

КР = КІ • КU. (1.15)

КР = 39 • 58,3 = 2275.

15. Вхідна потужність

Рвх = 0,5 · Іmб · Umб. (1.16)

Рвх = 0,5 · 0,045 •10-3 · 0,03 = 0,675 мкВт.

16. Вхідний опір

Rвх = Umб / Іmб. (1.17)

Rвх = 0,03/0,045 •10-3 = 667 Ом.

Делись добром ;)