Расчет усилительного транзисторного каскада Выбор транзистора, определение сопротивлений Определение h-параметров, входных и выходных сопротивлений Амплитуды напряжения и тока, коэффициенты усиления Выбор конденсаторов Расчет схемы на операционном усил

Расчет усилительного транзисторного каскада

Исходные данные

Сопротивление нагрузки = 500 Ом;
Амплитуда напряжения в нагрузке = 2.25 В;
Внутреннее сопротивление источника сигнала RG = 700 Ом;
Нижняя граничная частота fн = 150 Гц.
Допустимые частотные искажения на граничных частотах Mв = Мн = 1.41.
Максимальная температура окружающей среды tm = 40С.

Выбор транзистора, определение сопротивлений



Рис. 1. Принципиальная электрическая схема
усилительного каскада с ОЭ

Сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:
R_к=(1+k_R )∙R_н ,
где – коэффициент соотношения сопротивлений и , ( =1.3).

R_к=(1+1,3)∙500=1150 Ом.

Номинал резистора R_к выбираем из ряда Е24:
Принимаем R_к=1,2 кОм.
Эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

R_к^*=(R_н R_к)/(R_н 〖+R〗_к )=(0.5∙1.2)/(0.5+1.2)=0.353 кОм=353 Ом.

Амплитуда коллекторного тока транзистора:

I_кт=U_нт/(R_к^* )=2,25/353=0.0064 А=6,4 мА.

Ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора:

I_кп=I_кт/k_з ,

где k_з– коэффициент запаса, k_з=0,7÷0,95; при k_з=0,7 – минимальные нелинейные искажения; при k_з=0,95 – максимальный КПД.
Принимаем k_з=0,8.

I_кп=6,4/0,8=8 мА.
Минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора:

U_(кэп. min)=U_нт+U_0,

где – напряжение коллектор-эмиттер, соответствующее началу прямолинейного участка выходных характеристик транзистора, В;
= 1В – для транзисторов малой мощности (  150 мВт); = 2В – для транзисторов большой и средней мощности ( > 150 мВт).
Принимаем U_0=1 В.

U_(кэп. min)=2,25+1=3,25 В.

U_(кэп. min) меньше типового значения U_кэп=5 В, принимаем U_кэп=5 В.
Напряжение источника питания:

U_п=(U_кэп+I_кп R_к)/(0,7÷0,9)=(5+8∙1,2)/0,8=18,25 В=19 В.

Номинал сопротивления резистора эмиттерной цепи транзистора:

R_э=(0.1÷0.3) U_п/I_кп =0.2∙19/8=0.475 кОм.

Номинал резистора R_э выбираем из ряда Е24:
Принимаем R_э=0,47 кОм.
Выбираем транзистор по параметрам:
а) максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер:

U_(кэ.доп)≥U_п=19 В;

б) максимально допустимый ток коллектора:

I_(к.доп)>I_кп=8 мА;

в) максимальная мощность рассеивания на коллекторе P_(к max) при наибольшей температуре окружающей среды t_m:

P_(к max)>I_кп U_кэп=8∙5=40 мВт.

P_(к max) находим по формуле:

P_(к max)=P_(к.доп)∙(t_(п max)-t_m)/(t_(п max)-t_0 ),

где P_(к.доп) – максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе при температуре окружающей среды t_0, Вт;
t_(п max)– максимальная температура перехода, °С;
t_0, – температура окружающей среды, при которой нормируется P_(к.доп), 25С;
Выбираем транзистор КТ312Б.

U_(кэ.доп)=30 В≥U_п=19 В;
I_(к.доп)=30 мА>I_кп=8 мА;
P_(к max)=225∙(115-40)/(115-25)=187,5 мВт;


P_(к max)=187,5 мВт>I_кп U_кэп=40 мВт.

Условия выполняются.




Рис. 2. Входные характеристики транзистора
КТ312Б