Разработка двухкаскадного усилителя с непосредственной связью (стр. 2 из 2)
Рис. 3. Семейство выходных характеристик транзистора КТ301Д (2N842)
(5)Так как транзистор работает в режиме А, то UКО = ЕП / 2= 12 / 2 = 6 В.
Примем UКО = 6 В.
Ток покоя базы транзистора определяется из соотношения:
(6)По двум точкам (IКО, UКО) = (0,0027 А, 6 В) и (0, ЕП) = (0, 12 В) на семействе выходных характеристик строим нагрузочную прямую.
Рабочую точку выбираем при токе коллектора 1,35 мА, напряжении коллектор – эмиттер 9 В.
Делитель напряжения на резисторах R1R2 должен обеспечивать расчетное значение тока базы. Для этого должно выполняться условие
(22)тогда номинальные значения R1 и R2 можно определить из условия
, 
(23)где UБ выбирается из условия UБ = UБЭ + UЭ – для маломощных кремниевых транзисторов UБЭ = 0,5…0,8 В.
(24) 
(25)Ток, проходящий через резистор RЭ1, определяется суммой коллекторного и базового токов
(26)тогда номинальное значение RЭ1 можно определить по формуле
, (27) 
(28)4. Расчет первого каскада по переменному току, состоящий из определения коэффициента усиления, входного и выходного сопротивления каскада
коэффициент усиления по напряжению
(29)входное и выходное сопротивления
по условию входное сопротивление каскада равно 10 кОм, для этого примем R1 = 12600 Ом, R2 = 57222 Ом.
(30) 
(31) 
(32)5. Расчет номинальных значений пассивных и частотозадающих элементов схемы
Так как коэффициент усиления по напряжению мал, то необходимо его увеличить. Для этого устанавливаем шунтирующие конденсаторы СЭ1 и СЭ2, которые устраняют обратную связь по переменному напряжению и поэтому увеличивают коэффициент усиления каскада.
(33)Коэффициент усиления возрастет до значения
(34) 
(35)Коэффициент усиления возрастет до значения
(36)Коэффициент усиления по напряжению каскада должен составить
(37)Разделительные конденсаторы С1 и С2 осуществляют гальваническую развязку. Их емкость выбирается из условия, что
(38)Мощность, выделяемая транзистором
(39)что меньше 0,225 Вт – предельно максимальной рассеиваемой мощности.
6. Замена расчетных значений пассивных элементов значениями из ряда Е24
(40) 
(41) 
(42) 
(43) 
(44) 
(45)С1 = С2 = 16 (нФ) (46)
СЭ1 = 0,36 (мкФ) (47)
СЭ2 = 6,2 (мкФ) (48)
7. Проверочный расчет режима работы электронной схемы
Таблица 3. Проверочный расчет
| Параметры | ||||||
| RК1,Ом | RЭ1, Ом | RK2, Ом | RЭ2, Ом | KU1 | KU2 | |
| Расчетные значения | 2861 | 437 | 235,4 | 26 | 17,17 | 28,6 |
| Уточненные значения | 2700 | 470 | 270 | 27 | 16,2 | 31,7 |
| Результаты моделирования | 2700 | 470 | 270 | 27 | 16,2 | 31,7 |
Коэффициент усиления
, 
, 
Таблица 3. Проверочный расчет (продолжение)
| Параметры | ||||||
| IК2,A | IБ2, A | IК1,A | IБ1, A | UБ2, В | UБ1, В | |
| Расчетные значения | 0,027 | 0,0009 | 0,0009 | 0,000045 | 1,7-4,4 | 1,7-4,4 |
| Уточненные значения | 0,027 | 0,0009 | 0,0009 | 0,000045 | 2,28 | 1,92 |
| Результаты моделирования | 0,002628 | 0,001097 | 0,00092 | 0,000037 | 3,518 | 1,867 |
8. Моделирование работы схемы в среде MicroCap 8
1) Запускаем программу Micro Cap 8
2) Собираем схему модели в соответствии с вариантом задания.
Рис. 4. Схема модели в MicroCap 8
При создании схемы вначале размещаем компоненты на экране, затем соединяем их электрическими проводниками.
На рисунке 5 представлен выбор транзистора.
Рис. 5. Выбор транзистора
Для каждого элемента заполняем окно параметров.
На рисунке 6 представлено окно параметров транзистора КТ312В с графиком семейства выходных характеристик.
Рис. 6. Окно параметров транзистора КТ312В с графиком семейства выходных характеристик
При расчете параметров по постоянному току получены результаты, представленные на рисунке 7.
Рис. 7. Расчет параметров по постоянному току
Для показа потребляемой мощности нажимается соответствующая кнопка меню и результат отражен на рисунке 8.
Рис. 8. Расчет параметров по постоянному току (потребляемая мощность)
При расчете параметров по переменному току получены результаты, представленные на рисунке 9.
Рис. 9. Расчет параметров по переменному току
Для показа потребляемой мощности нажимается соответствующая кнопка меню и результат отражен на рисунке 10.
Рис. 10. Расчет параметров по переменному току (потребляемая мощность)
В окне анализа переходных процессов можно проанализировать переходные процессы в различных узлах, как показано на рисунке 11.
Рис. 11. Окно анализа переходных процессов на выходе схемы
На графике переходного процесса, изображенного на рис. 11. наблюдается усиление сигнала в 500 раз.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При выполнении данного курсового проекта изучены методики постановки задачи при проектировании электрических принципиальных схем на полупроводниковых приборах, составления технического задания на проектируемое устройство, получены навыки поэтапного комплексного схемотехнического проектирования электрических узлов, приобретен опыт использования современных информационных технологий и систем имитационного моделирования.
В данном курсовом проекте разработана схема двухкаскадного усилителя с непосредственной связью.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Игумнов Д.В. Полупроводниковые приборы непрерывного действия. – М.: Радио и связь, 1990. – 256 с.
2. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "Основы схемотехники" / Липецк: МИКТ; Сост. В. Л. Челядин, 2007. – 54 с.
3. Пряшников В.А. Электроника [Текст]: Полный курс лекций. – 4-е изд. – СПб.: Корона принт, 2004. – 416 с.
4. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам / Н. И. Горюнов. - М.: Энергия, 1985. - 903 с.
5. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. – М.: Энергия, 1988. – 608 с.