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.

    Предварительные данные для расчета усилителя 3

    Выбор транзистора 4

    Расчет режима транзистора по постоянному току 4

    Выбор напряжения источника питания 5

    Расчет элементов, обеспечивающих рабочий режим тр-ра 5

    Расчет емкостей С>ф>, С>1>, С>2>, С>э> 7

    Результаты расчета 8

    АЧХ и ФЧХ усилителя 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.

П
роизведем необходимые расчеты для выбора транзистор:

где U>н> – напряжение на нагрузке R>н >– сопротивление нагрузки

Мощность, рассеиваемая на коллекторе (при  = 1.1) >к> = 8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 * >в> = 20 *  *>в> * К = 20 * 3.14 * 25000 * 90 = 1.4*10 8

Д
ля 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>к>>max> >Р>к> , B>min>  B>необх> , >в>  >в,необх> выбираем транзистор КТ3107И 1

3. Расчет режима транзистора по постоянному току.

М
аксимальный ток коллектора I>к,м >:

Т
ок коллектора I>к >определяем по формуле:

П
роверим, что ток базы больше макс. тока сигнала :

где В – коэффициент передачи по току.

г
де 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

Н
апряжение на оллекторе-эмиттере U>кэ> :

Рабочая точка транзистора =1.5 В

I0>к >= 1.82 В

4. Выбор напряжения источника питания.

В
ыбор напряжения источника питания Е>к>:

В соответствии с ГОСТ выбираем 5 В

Падение напряжения на R>ф >:

U>R>>ф >= (0.10.2)* Е>к >= 0.2*5 = 1 В

Напряжение на делителе U>д >:

U>д >= Е>к >- U>R>>ф >= 4 В

5. Расчет элементов, обеспечивающих рабочий режим транзистора.

Н
айдем R>э >по формуле :

где S – температурный коэффициент

R>б >= (510) R>вх> = 5*1900 = 9500 Ом – общее сопротивление базы

О
пределим R>к >:

Н
айдем U>б >:

Н
айдем R>2 >:

О
пределим ток делителя:

Условие I>д > 0.2 I>к >выполняется, т.к. 0,4мА  0.4 мА

О
пределим R>ф >:

По ГОСТу выбираем:

R>1> = 6к0 R>2> = 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 > Е>к >

5.824 + 1.5 + 2.5 + 1.179  5

11  5 – неравенство выполняется

О
пределим 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).

О
пределим 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

О
пределим сопротивление R>Э2Н >:

Н

айдем R>вх2> и R>вых2 >:

К
оэффициент усиления повторителя К>2 >:

К
оэффициент усиления первого каскада:



Получаем общий коэффициент усиления предварительного усилителя:

К = К>1> * К>2> = 86 * 0.98  84.5

6
. Расчет емкостей С>ф>, С>1>, С>2>, С>э . >

где К>СГ >= 40 – коэффициент сглаживания

f>П >= 100 Гц – основная частота пульсации ист.питания

И
з равенства:

Пусть М>н,вх >= 0.92

М>н,э >= 0.86

Тогда М>н,вых >=0.89

Р


асчет С>1>, С>2>, С>э >:

7. Результаты расчета

R>Э>

R>Ф>

R>1>

R>2>

R>К>

R>Э2>

С>Э>

С>Ф>

С>1>

С>2>

Е>К>

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


  1. Список литературы:

    Радио и связь, М.,1990г.

    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