Расчет предусилительного каскада

2.2  Расчет предусилительного каскада

I_КР = 5 мА, I_бр = 0,1 мА, U_кэр = 5 В, U_бр = 0,45 В

Е_к = 9 В.

·  Рассчитаем сопротивление нагрузки коллектора : R6

R6 = (Е_к - U_кэр ) / I_КР= (9-5) / 5·10^-3 = 800 Ом (2.31)

Выберем ближайшее стандартное сопротивление : R6 = 820 Ом

·  Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R6:

Р _R6 = R6· I_КР² = 820·(5·10^-3)² = 0,0205 Вт (2.32)

Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р _R6 = 0,125 Вт

Выберем тип резистора – МЛТ.

·  Рассчитаем сопротивление R5, включенное в цепь эмиттера для температурной стабилизации:

R5 = 0,1 Е_к / I_КР = 0,1·9 / 5·10^-3 = 180 Ом (2.33)

Принимаем R5 = 180 Ом

·  Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R9:

Р _R5 = R5· I_КР² = 180·(5·10^-3)² = 0,0045 Вт (2.34)

Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р _R5 = 0,125 Вт

·  Определим напряжение смещения и ток на базе по графику

·  Рассчитаем сопротивление делителя:

R3 = (Е_к - U_бэр - U _R5)/ (I_д+I_б), где (2.35)

U _R5 = I_КР· R5 = 5·10^-3·180 = 0,9 В (2.36)

I_д = (2…5) I_б = 5·0,1·10^-3 = 0,5 мА (2.37)

Тогда из 2.35 R3 :

R3 = (9-0,45-0,9) / (0,5+0,1)·10^-3 = 12750 Ом

Принимаем ближайшее значение R3 = 13000 Ом или 13 кОм

·  Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R3:

Р _R3 = R3· I_д² = 13·10³·(0,5·10^-3)² = 0,003 Вт (2.38)

Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р _R3 = 0,125 Вт

·  Рассчитаем R4:

R4 = (U_бэр + U _R5)/ I_д = (0,45+0,9)/0,5·10^-3 = 2700 Ом (2.39)

Принимаем ближайшее значение R4= 2,7 кОм

·  Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R4:

Р _R4 = R4· I_д² = 2,7·10³·(0,5·10^-3)² = 0,000675 Вт (2. 40)

Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р _R4 = 0,125 Вт

·  Выражение для расчета емкости контура выводится из следующих предпосылок:

Х_Ср1≤ R_вх; (2.41)

1/ (ώ_н·С_р) = R_вх /10 (2.42)

С2 = 10/2πf_н R_н√m²₂ – 1 (2.43)

С2 = 10/2·3,14·20·1,9·10³·√1,03²-1 = 0,000169 Ф = 169 мкФ

Округлим до ближайшего стандартного значения С2= 160мкФ

·  Рассчитаем С3:

С3 = 10/2πf_н R5 (2.44)

С3 = 10/2·3,14·20·180 = 0,000442 Ф = 442 мкФ.

Принимаем ближайшее значение С3 = 430 мкФ

·  Для каждого конденсатора С5 и С6 найдем напряжение:

U_С3 = 1,5..2 U_ср (2.45)

U_ср = R5·I_кр = 180·5·10^-3 = 0,9 В (2.46)

U_С3 = 2 U_ср = 2·0,9 = 1,8 В

U_С2 = 1,5..2 Е_к (2.47)

U_С2 = 2·9 = 18 В

Принимаем U_С3 = 3 В , U_С2 = 25 В.

·  Рассчитаем коэффициент усиления этого каскада:

К_U2 = h_{21э min}R_вых2 / R_вх2 = 30·1,9·10³ / 1,9·10³ = 30 (2.48)

2.3  Расчет входного каскада

Входной каскад выполним по схеме эмиттерного повторителя, транзистор возьмем такой же.

·  Рассчитаем сопротивление R2

R2= (Е_к – U_кр )/ I_кр = (9-5) /5·10^-3 = 800 Ом (2.50)

Принимаем R2 = 820 Ом

·  Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R6:

Р _R2 = R2· I_КР² = 820·(5·10^-3)² = 0,0205 Вт (2.51)

Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р _R2 = 0,125 Вт

·  Рассчитаем сопротивление R1:

R1= (Е_к- IэRэ – U_бэр)/ I_б = (9-51·10³·10^-3-0,45) / 0,1·10^-3 = 34500 Ом (2.52)

·  Rэ = U_кэр/ I_КР = 5/5·10^-3 = 1·10³ (2.53)

·  Iэ = I_КР+ I_б = 5·10^-3+0,1·10^-3 = 5,1·10^-3

·  Принимаем R1= 36 кОм

·  Рассчитаем мощность на R1:

Р _R1 = R1· I_б² = 36000·(0,1·10^-3)² = 0,00036 Вт (2.54)

·  Входное сопротивление ЭП:

R_вх = h_11э+ R_2/вх2(1+h_21э) (2.55)

R_2/вх2 = R2R_вх2/ R2+R_вх2 = 572,79 Ом

h_11э = ΔU_бэ/Δ I_б (2.56)

h_11э = 2500

R_вх =2500+572,79(30+1) = 20256,5 Ом

·  Рассчитаем значение емкости С1:

С1 = 10/20256,5·2·3,14·20·√1,02²-1 = 0,0000195 Ф = 19,5 мкФ. (2.57)

Принимаем С1 = 20 мкФ

·  Рассчитаем коэффициент усиления этого каскада:

К_U1 = R_вх-h_{21э min} / R_вх = (20256,5-2500)/20256,5 = 0,87 (2.58)

К_U = 0,87·30·12,63 = 328,8

Полный коэффициент усиления значительно превосходит заданный, что удовлетворяет поставленному условию.

2.4 Выбор типов стандартных комплектующих

Для разработанного усилителя низкой частоты выбираем следующие типы стандартных комплектующих электрорадиоэлементов.

Сопротивления от R1-R1, выбираем типа МЛТ. Расчетные величины округленны до стандартных значений по шкале Е24. Расчетные величины рассеиваемой на сопротивлениях мощности округленны до стандартных значений.

Конденсаторы от С1 до С6 выбираем типа К53. Разделительные конденсаторы С1, С2, С4, С6 будут не полярные, Конденсаторы С3 , С5 будут полярными. Рабочее напряжение конденсаторов выбрано стандартное с коэффициентом нагрузки не более 0,5

В качестве усилительных элементов взяты биполярные транзисторы кремниевые типа п-р-п КТ315 А.

Перечень ссылок

1.  В.А.Скаржепа, А.Н.Луценко «Электроника и микросхемотехника» часть 1 , К «Вища школа», 1989 г.

2.  В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев «Электроника»изд.2, Москва «Высшая школа»,1991 г.

3.  Р.М.Терещук «Полупроводниковые приемно-усилительные устройства , справочник радиолюбителя, изд.4 Киев, «Наукова думка»,1989

4.  Б.Г.Гершунский, «Основы радиоэлектроники и микроэлектроники», изд.3, К.: «Вища школа»,1987 г.

5.  Г.И.Изъюрова, Г.В.Королев «Расчет электронных схем» учеб.пособие для вузов, М.: Высшая школа, 1987 г.