Электронные усилители (стр. 2 из 4)

3) Расчет элементов схемы и построение АЧХ.

Чтобы согласовать инвертирующий вход ОУ с источником сигнала значение R₂ выберем равным R_ИС. R_ИС по условию задачи равно 1 кОм. Можно записать

R₂= R_ИС=1кОм

Коэффициент передачи фильтра рассчитаем по формуле

Величина сопротивления R₁ выбирается из расчета от 1 до 3 кОм. Пусть R₁ = 2 кОм.

Тогда

( К_ФНЧ =100 по условию задачи).

Для расчета емкости С_СВ сначала рассчитываем круговую частоту среза

вычисляем [ рад/с]

Частота среза определяется цепочкой R_СВ и С_СВ и равна

, отсюда

Рассчитаем частоту

, на которой К_ФНЧ = 0

Строим график:

Для построения графика от значений ω был взят десятичный логарифм от полученных ранее значений.

lg ω_СР = lg 6280 = 3,8 ;lg ω₀ = lg 126∙10⁴ = 6,1

К

60

50

40

30

20

10

0 6280 126∙10⁴ ω (рад/с)

ω_СР ω₀lg ω, дек

1 2 3 4 5 6 7 8

Задача № 4

Рассчитать каскад предварительного усиления на биполярном транзисторе КТ312А

n-p-n - типа, включенном с общим эмиттером, с последовательной отрицательной обратной связью по току.

Дано: Е_к = 15В, К_ООС = 10, F_H = 75Гц, R_H = 10кОм, I_{Кmax ДОП} = 30мА, h_21эmin = 10,

h_21эmax= 100, r_б = 100 Ом.

Рассчитать: элементы схемы и рабочий режим транзистора.

Решение:

Принципиальная схема резистивного усилителя напряжения:

Е_К

+ −

R_К

С_Р

R_Д1

С_Р VT

U_ВЫХ

R_Н

U_ВХ R_Д2

R_Э С_Э

1. Сопротивление нагрузки коллекторной цепи R_К

кОм (стандарт 620 Ом), где I_Kmax= К_ЗI_{Кmax ДОП} = = 0.75 I_{Kmax ДОП} =0,75∙ 30=22,5 (мА) где К_З коэффициент запаса по току I_К .

Обычно К_З = 0,7…0,8. приняли для задачи К_З=0,75

2. Сопротивление резистора в цепи эмиттера R_Э .

Требуемая стабилизация режима работы достигается, если R_э ≈ 0,1R_K

R_э ≈ 0,1∙ 610 = 61 Ом. Выберем стандарт R_э = 62 Ом.

3. Эквивалентное сопротивление делителя R_{д1 ,} R_д2 :

R_дел = R_Э ∙ (Si – 1),

где Si – коэффициент нестабильности в реальных схемах Si=2…5. Примем среднее значение Si= 3,5.

R_дел = 61 ∙ (3,5 – 1) = 61 2,5 = 152,5 Ом.

4. Определяем рабочий режим транзистора:

- минимальный коллекторный ток

I_Kmin = 0.1∙ I_Kmax = 0.1∙ 0.75∙ 30 = 2.25мА.

- максимальный коллекторный ток:

I_Kmax=0.75∙ I_{Kmax доп} = 0,75 ∙ 30 = 22,5 мА.

- максимальное коллекторное напряжение ( U_{KЭ max})

- минимальное значение U_КЭ

,

где U_кэнас = 0,8В, так как для кремниевых транзисторов такое значение напряжения насыщения.

Параметры рабочего режима транзистора в рабочей точке:

- выходное напряжение U_КЭРТ – напряжение на коллекторе в рабочей точке:

Выходной ток - ток коллектора в рабочей точке:

Входной ток в рабочей точке - ток базы

,

где h_21э – средне- геометрическое значение коэффициента передачи тока.

, тогда входной ток

Входное напряжение – напряжение на базе транзистора в рабочей точке U_БЭРТ:

,

где U_БЭ0 – пороговое напряжение биполярного транзистора. Для кремниевых транзисторов U_БЭ0 = 0,7 В; r_Б =100 Ом из данных задачи

- расчёт делителя R_д1 и R_д2

Стандартное значение R_д2 =180 Ом

10%

Стандартное значение R_д1=1,6 кОм

5%

- значение емкости разделительного конденсатора определяется, исходя из нижней частоты диапазона усиливаемого сигнала

стандартное значение 0,2 мкФ