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 С_ф, С₁, С₂, С_э 7

7.   Результаты расчета 8

8.   АЧХ и ФЧХ усилителя 9

9.   Список литературы 10

1.  Предварительные данные для расчета усилителя

U_Н = 0.2 В

R_Н = 0.3 кОм

R_С  = 0.5 кОм

К = 90

t _max = 70 ⁰C

S = 4

f_н = 50 Гц

f_в = 25 Гц

2. Выбор транзистора.

Произведем необходимые расчеты для выбора транзистор:

где U_н – напряжение на нагрузке R_н – сопротивление нагрузки

Мощность, рассеиваемая на коллекторе (при x = 1.1) R_к = 8*x*P_н = 8*1.1*0.13 = 1.14 мВт

Необходимый коэффициент передачи по току: В_необх = 1.5 * К = 1.5 * 90 = 135 ,

где К – коэффициент усиления

Необходимая добротность усилителя D_у:

D_у = 10 * К * w_в = 20 * p *¦_в * К = 20 * 3.14 * 25000 * 90 = 1.4*10 ⁸

Для выбранного транзистора добротность D_т  :

где r¢_б – объемное сопротивление базы, равное 150 Ом C_к – емкость коллекторного перехода

По расчетным данным и из условий : Р_кmax >Р_к , B_min ³ B_необх , ¦_в ³ ¦_{в,необх} выбираем транзистор КТ3107И [1]

3. Расчет режима транзистора по постоянному току.
Максимальный ток коллектора I_к,м :
Ток коллектора I_к определяем по формуле:
Проверим, что ток базы больше макс. тока сигнала :

где В – коэффициент передачи по току.

где R_вх = В * r_э= 1к9 - входное сопротивление каскада Е_с – источник сигнала
R_с – входное сопротивление источника сигнала

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

Напряжение на оллекторе-эмиттере U_кэ :

Рабочая точка транзистора =1.5 В

I⁰_к = 1.82 В

4. Выбор напряжения источника питания.
Выбор напряжения источника питания Е_к:

В соответствии с ГОСТ выбираем 5 В

Падение напряжения на R_ф :

U_Rф = (0.1¸0.2)* Е_к = 0.2*5 = 1 В

Напряжение на делителе U_д :

U_д = Е_к - U_Rф = 4 В

5. Расчет элементов, обеспечивающих рабочий режим транзистора.
Найдем R_э по формуле :

где S – температурный коэффициент

R_б = (5¸10) R_вх = 5*1900 = 9500 Ом – общее сопротивление базы

Определим R_к :

Найдем U_б :
Найдем R₂ :
Определим ток делителя:

Условие I_д £ 0.2 I_к выполняется, т.к. 0,4мА £ 0.4 мА

Определим R_ф :

По ГОСТу выбираем:

R₁ = 6к0 R₂ = 16к0 R_э = 3к2 R_ф = к45

Проверим выполнение неравенства:

I⁰_к * R_э+ U⁰_кэ + I⁰_к * R_к + (I⁰_к + I_д) * R_ф ³ Е_к

5.824 + 1.5 + 2.5 + 1.179 ³ 5

 11 ³ 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 R_э2:

U_Б2 = U_К1= I⁰_э *R_э + U⁰_Кэ = 1.82мА * 3.2кОм + 1.5В = 7.32 В

U_Бэ2 = r¢_б * I⁰_э = 150 * 1.82мА = 0.27 В

Определим сопротивление R_Э2Н :
Найдем R_вх2 и R_вых2 :
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 С_ф, С₁, С₂, С_{э .}

где К_СГ = 40 – коэффициент сглаживания

f_П = 100 Гц – основная частота пульсации ист.питания

Из равенства:

Пусть М_н,вх = 0.92

М_н,э = 0.86

Тогда М_н,вых =0.89

Расчет С₁, С₂, С_э : 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	1.30103	1.47712125	1.60205999	1.77815125	2	2.20411998	2.50514998	2.80617997	3.10720997	3.40823997	3.70926996	4.01029996	4.31132995	4.61235995	4.91338994	5.21441994
62.8	125.6	188.4	251.2	376.8	628	1004.8	2009.6	4019.2	8038.4	16076.8	32153.6	64307.2	128614.4	257228.8	514457.6	1028915.2
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	1.66666667	1.25	0.83333333	0.5	0.3125	0.15625	0.078125	0.0390625	0.01953125	0.00976563	0.00488281	0.00244141	0.0012207	0.00061035	0.00030518
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	0.46666667	-0.35	-1.56666667	-3.5	-6.0875	-12.64375	-25.521875	-51.1609375	-102.380469	-204.790234	-409.595117	-819.197559	-1638.39878	-3276.79939	-6553.59969
25	6.25	2.77777778	1.5625	0.69444444	0.25	0.09765625	0.02441406	0.00610352	0.00152588	0.00038147	9.5367E-05	2.3842E-05	5.9605E-06	1.4901E-06	3.7253E-07	9.3132E-08
0.16	0.64	1.44	2.56	5.76	16	40.96	163.84	655.36	2621.44	10485.76	41943.04	167772.16	671088.64	2684354.56	10737418.2	42949673
0.21242964	0.50702013	0.90618314	0.94385836	0.53803545	0.27472113	0.16209849	0.07884425	0.03915203	0.01954243	0.00976702	0.00488299	0.00244143	0.00122071	0.00061035	0.00030518	0.00015259
1.35673564	1.03907226	0.43662716	-0.33667482	-1.00269159	-1.29249667	-1.40797942	-1.49187016	-1.53163429	-1.55125265	-1.56102915	-1.56591332	-1.5683549	-1.56957562	-1.57018597	-1.57049115	-1.57064374

10.    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