Примеры расчетов электронных схем в курсовой работе

 

Задание на курсовую работу.

Рассчитать каскад транзисторного усилителя напряжения, принципиальная схема которого изображена на рис. 3. Данные для расчета приведены в табл. 2.

Исходные данные: 1) напряжение на выходе каскада  (напряжение на нагрузке); 2) сопротивление нагрузки ; 3) нижняя граничная частота ; 4) допустимое значение коэффициента частотных искажений каскада в области нижних частот .

Примечание. Считать, что каскад работает в стационарных условиях (; ). При расчете влиянием температуры на режим транзистора пренебрегаем.

Определить: 1) тип транзистора; 2) режим работы транзистора; 3) сопротивление коллекторной нагрузки ; 4) сопротивление в цепи эмиттера;5) напряжение источника питания ; 6) сопротивления делителя напряжения  и  стабилизирующие режим работы транзистора; 7) емкость разделительного конденсатора ; 8) емкость конденсатора в цепи эмиттера ; 9) коэффициент усиления каскада по напряжению.

таблица 2

Номер варианта

Данные для расчета

 

, В

, 0м

, Гц

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

3,0

4,0

2,0

7.0

4,0

4,4

3,4

1,6

4,0

2.2

3.4

4.5

5,7

2,8

3,5

3,1

5,3

7,5

8,7

8,2

7,0

5,1

4,2

3,5

3,6

2,8

3,0

600

400

250

450

350

600

550

280

590

440

600

200

250

300

350

400

450

480

500

520

540

550

580

560

480

320

600

100

90

120

200

150

180

140

160

170

110

150

60

70

80

90

120

140

150

160

170

180

200

220

230

250

270

300

1,20

1,20

1,25

1,30

1,30

1,25

1,25

1,20

1,20

1,40

1.40

1,30

1,30

1,30

1,20

1,20

1,20

1,40

1,40

1,40

1,35

1,35

1,25

1,25

1,20

1,30

1,20

Транзисторный усилитель

Изучение влияния параметров схемы на работу ТМУВ

Строим линию нагрузки и определяем режим работы транзистора

Справочные данные стабилизаторов напряжения в интегральном исполнении

Математический расчет дальности Wi-fi сигнала

Кремниевые эпитаксиально-планарные транзисторы

  Уровень Wi-fi сигнала принято выражать в децибелах. Изначально мощность любого передатчика в настройках wi-fi точки/маршрутизатора выражается в милливатах.

Транзисторный усилитель (ТРУ), представленный электрической принципиальной схемой, в зависимости от характера вход­ного сигнала может работать в различных режимах.

При большом быстроизменяющемся входном сигнале в ТРУ транзистор проявляет нелинейные и динамические свойства, которые могут быть представлены эквивалентной схемой

Уравнения соединений, составленные по законам Кирхгофа, определяются только схемами соединений ветвей, т.е. геометрической структурой цепи, и не зависят от вида и характеристик элементов, т.е. физического содержания ветвей.

 Схема находится в статическом режиме, если на нее воздействуют постоянные во времени сигналы

Рассмотрим простейшую математическую модель цепи с диодом для статического режима

При расчете статического режима методом Ньютона возникает необходимость решения, системы линейных алгебраических уравнений на каждой итерации. Численные методы решения систем линейных уравнений делятся на две группы

При малом входном сигнале нелинейные функции, описывающие свойства приборов, в окрестности статического режима можно считать линейными и представлять параметрами, рассчитанными (или измеренными) в статическом режиме

Расчет автогенератора

4. Порядок расчета транзисторного усилителя по схеме с ОЭ:

1. Определяем значение сопротивления .

Задаемся начальным значением , которое обычно принимают для повышения коэффициента усиления большим, чем  в  раз.

2. Определяем значение сопротивления .

Для обеспечения термостабилизации режима покоя транзистора значение сопротивления   должно быть как можно больше. Но его увеличение приводит к уменьшению падения напряжения на сопротивлении , а следовательно к уменьшению коэффициента усиления транзисторного усилителя. Поэтому принято выбирать значение  в пределах .

Примечание. Полученные значения сопротивлений  и  уточняем из параметрического ряда сопротивлений Е24 (приложение 1).

3. Выбираем тип транзистора.

При выборе транзистора руководствуются следующими соображениями:

а) Определяем предельно-допустимый ток.

  ,

где – наибольшая возможная амплитуда тока нагрузки;  наибольший допустимый ток коллектора, приводится в справочниках, - амплитуда выходного напряжения.

б) Определяем предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер.

Выбор предельно-допустимого напряжения коллектор-эмиттер производится по напряжению питания усилителя.

.

где  – наибольшее допустимое напряжение между коллектором и эмиттером приводится в справочниках.

Но поскольку напряжение питания нам предстоит еще определить, то воспользуемся приближенной формулой его расчета:

в) Для выбранного типа транзистора необходимо выписать из справочных данных (. приложение 3) значения коэффициентов усиления по току для ОЭ   и  (или  и ). В некоторых справочниках дается коэффициент усиления  по току для схемы ОБ и начальный ток коллектора . Тогда   (при выборе режима работы транзистора необходимо выполнить условие ).

г) Для каскадов усилителей напряжения обычно применяют маломощные транзисторы.

д) К заданному диапазону температур удовлетворяет любой транзистор.

Выбор конкретного типа транзистора производится по справочной литературе (приложение 3).

Примечание. Произведенный выбор транзистора носит ориентировочный характер и в процессе расчета требует проверки.

4. Определяем параметры режима покоя транзистора.

Приняв сопротивление конденсатора  равным нулю, то можно использовать для расчета тока   эквивалентную схему замещения рис. 4.

Определяем амплитуду тока коллектора транзистора:

,

где .

Выбираем , где  должно превышать область нелинейных искажений в режиме отсечки (на рисунке 3,б - начальный нелинейный участок на входной характеристике).

  Напряжение покоя определяем неравенства

 ,

где  напряжение на коллекторе, соответствующее области нелинейных начальных участков выходных характеристик транзистора.

5. Определяем напряжение питания .

По второму закону Кирхгофа для основной цепи транзисторного усилителя (рис. 2) для режима покоя составим уравнение:

  ,

где  - падение напряжения на сопротивлении  в режиме покоя,

  - падение напряжения на сопротивлении  в режиме покоя,

  - падение напряжения на электродах транзистора коллектор – эмиттер в режиме покоя.

Падение напряжения на сопротивлениях  и  определяются из уравнений:

,

.

Ток эмиттера в режиме покоя равен:

 

Поскольку ток базы  в десятки раз меньше , то для упрощения расчетов примем .

Тогда уравнение для определения напряжения источника питания примет вид:

.

По полученному значению напряжения питания  выбираем стабилизированный источник питания на базе микросхемы (приложение 2). Стабилизированный источник питания целесообразно выбирать с фиксированным напряжением питания, а указанным допуском отклонения можно пренебречь.

Например. К142ЕН9В имеет  В. Принимаем  В.

Проявление отрицательной обратной связи и ее стабилизирующего действия на ток > нетрудно показать непосредственно на схеме рис. 2. Предположим, что под влиянием температуры ток  увеличился. Это отражается на увеличении тока , повышении напряжения  и соответственно снижении напряжения . Ток базы  уменьшается, вызывая уменьшение тока , чем создается препятствие наметившемуся увеличению тока . Иными словами, стабилизирующее действие отрицательной обратной связи, создаваемой резистором , проявляется в том, что температурные изменения параметров режима покоя передаются цепью обратной связи в противофазе на вход каскада, препятствуя тем самым изменению тока , а, следовательно, и напряжения .

Конденсатор > шунтирует резистор  по переменному току, исключая тем самым проявление отрицательной обратной связи в каскаде по переменным составляющим. Отсутствие конденсатора  привело бы к уменьшению коэффициентов усиления схемы.

Название схемы «с общим эмиттером» означает, что вывод эмиттера транзистора по переменному току является для входной и выходной цепи каскада.

Принцип действия каскада ОЭ заключается в следующем. При наличии постоянных составляющих токов и напряжений схеме подача на вход переменного напряжения приводит к появлению переменной составляющей тока базы транзистора, а, следовательно, выходной цепи (в коллекторном токе транзистора). За счет падения резисторе > создается переменная составляющая напряжения на коллекторе, которая через конденсатор  передается на выход каскада - в цепь нагрузки.

Рис.3


На главную