Расчет рабочего режима

R₌ =1024 Ом

Rэ=256 Ом

R₂ =2.7 кОм

R₁=10 кОм

U_бэ= – 0.7В

В

 

Рабочую точку можно найти из следующей системы уравнений:

 

R_б = R₁ || R₂=2126 Ом

R_см = R_б + R_э (1+ )=2126+256*(1+80)=22892 Ом

E_см = E_п =-4.25 В

I_к = I_б

– E_см= – U_бэ + I_б R_см,

– E_п= – U_кэ + I_к R₌

 

Отсюда:

I_б =0.000155 А

U_кэ =-7.29 В

I_к =0.0124 А

 

Рабочая точка строится по координатам А4 (I_к ,U_кэ).

По данной выходной характеристике видно, что точки А4 и А практически совпадают.

Рис 5. Рабочая точка, полученная в результате расчета рабочего режима.

Расчет возможного ухода рабочего тока

 

R₌ = 1024 Ом

R_б = 2126 Ом

I_к =0.0124 А

 

I_к = I_к1 + I_к2

I_к1 = ξ T / R_э – уход р.т. из-за влияния температуры, ξ = 1 мВ/◦С

I_к2 = – уход р.т. из-за технологического разброса значений параметра , где

∆ β = β_max – β =100,

= =0.1075.

I_к2 = =0.00161 А.

I_к1 = ξ T / R_э =0.000234 А

U_T = I_к R₌=1.89 В

U_T (выбранное нами)> U_T(рассчитанное в этом пункте) следовательно можно продолжать расчет.

 

Графический расчет рабочего режима

 

I_к =3.5 мА

I_б=50 мкА

h₂₁ = I_к / I_б=70

β= 75.6 ˜ h₂₁

R_см = R_б + R_э (1+h₂₁)=2126+256*(70+1)=20302 Ом

E_см= 4.25 В

E_см = U_бэ + I_б R_см – уравнение нагрузочной прямой на входных характеристиках.

Рис 6. Нагрузочная прямая на входных характеристиках.

 

U_бэА= -793 мВ, I_бА= 205 мкА.

E_п=20 В, R₌=1024 Ом

E_п= U_кэ + I_к R₌ -уравнение нагрузочной прямой на выходных характеристиках.

Рис 7. Рабочая точка, полученная в результате графического расчета.

 

U_кэ=7.23 В, I_к=12.39 мА

Определение параметров малосигнальной схемы замещения транзистора

Малосигнальные параметры транзистора можно определить по приближенным формулам:

h₁₁ = = 0.05/0.000225=222.22 Ом

h₂₁ = = 0.0038/0.00005=76

 

Определение основных параметров каскада

 

Для начала, необходимо разделить R_э на два сопротивления: R_э1 и R_э2

Введем обозначение: x = .

Приравняем выражение к K_uТЗ и выразим отсюда X.

Х=6934.55 => R_э1=82.86 Ом, R_э2= R_э- R_э1=173.13 Ом.

Округлим по номинальному ряду Е24: R_э1=82 Ом и R_э2=180 Ом

Используя формулы определения основных параметров каскада, найдем следующие значения:

= -8.74

R_ВЫХ ≈ R_К=750 Ом, =0.667

=1627.15 Ом, =0,867

И сами значения:

K_e0 = K_uХХ∙ ∙ = -5.05

R_вх=1627 Ом

R_вых=750 Ом

Расчет конденсаторов

R_вх=1627 Ом

R_вых=750 Ом

Постоянную времени усилителя для диапазона низких частот τ_Н можно определить по формуле:

, где

,

,

= 5.57 Ом.

Учитывая, что

= 0.000796 с, а f_Н =200 Гц – задана в ТЗ, можно принять

, , .

Тогда можно определить С_Р1 и С_Р2 и С_Э имея в виду, что

= 1.27 мкФ,

=1.06 мкФ,

= 471 мкФ.

Округлим по номинальному ряду Е24:

С_р1=1.5 мкФ

С_р2=1 мкФ

С_э=470 мкФ

 

Определение верхней границы полосы пропускания каскада

Постоянную времени усилителя для диапазона высоких частот τ_В можно определить по формуле:

, где

t_вх=С_вх(R_вх||R_г) = 0.000000013 с, С_вх= =0.06 нФ

t_вых=С_{н экв}(R_н׀׀R_вых)= 0.0000012 с, С_{н экв} = С_н + С_к *= 1,6 нФ

t_т = = 10 нc.

= 0.0000012 с.

Определим = 134 кГц

Сравним с f_вТЗ = 14 кГц.

Явно видно, что мы не нарушаем верхнюю границу.

 

 

Перечень элементов (спецификация)

№	Поз.	Название	Кол-во	Примечание
		Резисторы
	R1	С1-4-0.25Вт-10кОм ± 5 %
	R2	С2-23-0.25Вт-2.7кОм ± 1 %
	Rэ1	С1-4-1вт-75Ом ± 5 %
	Rэ2	С2-23-2Вт-220Ом ± 5 %
	Rk	С2-23- 2Вт-10кОм ± 5 %
		Конденсаторы
	Ср1	К10-17Б-Н90 1.5 мкФ 40В (-20..80)%
	Ср2	К73-16 0.82мкФ 400В ± 5 %
	Сe	К50-35 560мкФ х 400В (-40..105)%
		Транзисторы
	VT	2N3072

 

 

Моделирование усилительного каскада на ЭВМ

Схема моделирования

При помощи программы Design Lab смоделируем усилительный каскад на ЭВМ.

Рис 8. Схема, смоделированная в Design Lab.