Выполнение РГЗ по электронике
Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет информационных технологий Кафедра вычислительной техники Задание на РГР Расчет однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе с отрицательной обратной связью » Исходные данные: Разработать: Дата выдачи задания 10 апреля 2007 г. Руководитель Петров А. Б. Исполнитель студент группы 05 ВМК -1 Иванов В. Г. Срок защиты РГЗ 25 мая 2007 г.
Лист № 3: Содержание Лист № 4: Введение. Кратко – актуальность применения усилительных каскадов. Преимущества современной элементной базы. (1 стр. ) Начиная с Листа № 5: 1 Теоретический материал по каскаду ОЭ. Схема усилительного каскада ОЭ. 2 Расчет усилительного каскада ОЭ по постоянному току аналитическим методом. В конце раздела привести сводную таблицу вычисленных параметров. 3 Расчет усилительного каскада ОЭ по переменному току. Схема замещения усилительного каскада ОЭ в физических параметрах. В конце раздела привести сводную таблицу всех вычисленных параметров. 4 Расчет усилительного каскада с помощью EWB и сравнение экспериментальных результатов с результатами аналитического расчета. Привести схему, смоделированную в EWB, осциллограмму входных и выходных напряжений, значения экспериментальных коэффициентов усиления. Список использованных источников Список должен содержать не менее 10 пунктов. Объём пояснительной записки должен быть около 20 страниц! При расчетах приводить и формулы, и числа.
Исходные данные: Ku-u – коэффициент усиления по напряжению f, к. Гц – диапазон рабочих частот Rг, Ом – сопротивление источника входного напряжения Uвх, В - входное напряжение Rн, к. Ом – сопротивление нагрузки Задание: 1. Выбор транзистора, выбор рабочей точки и расчет режимных резисторов. 2. Расчет усилителя по переменному току: расчет номиналов резисторов и конденсаторов, определяющих заданный коэффициент усиления по напряжению Ku-u и полосу усиливаемых частот f, а также расчет Кi-i, Кр, , КПД, Rвх, Rвых. 3. Расчет усилителя с помощью EWB и сравнение экспериментальных результатов с результатами аналитического расчета.
Усилительный каскад ОЭ
Расчет каскада по постоянному току решает задачу выбора элементов схемы для получения в нагрузке необходимых параметров выходного сигнала. Расчет начинается с выбора точки покоя каскада. Рассмотрим факторы, которые следует учитывать при выборе точки покоя и расчете конкретного каскада. Исходными параметрами являются амплитудные значения переменных составляющих напряжения U вых. m и сопротивление нагрузки Rн U вых. m= U вх Ku-u Для исключения возможных искажений усиливаемого сигнала параметры режима покоя должны удовлетворять следующим условиям UКЭ П > U вых. m + IКП > I km + I k. Э 0 max условия 1 = 0, 8 -1, 0 В Чтобы увеличить коэффициенты усиления каскада, величину Rк, выбирают в 3 -5 раз больше Rн. I k. Э 0 max – начальный ток коллектора, соответствующий максимальной температуре. Этот ток определяется после выбора типа транзистора, через его справочные параметры.
Тип транзистора выбирают с учетом 1. частотного диапазона работы каскада, а также параметров по току, напряжению и мощности. 2. Максимально допустимый ток коллектора транзистора должен быть больше мгновенного значения тока коллектора в каскаде, то есть IКдоп > I kmax = IКП+ I km 3. Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер UКЭ доп > Ek Максимальная мощность, рассеиваемая коллектором транзистора PК= UКПIКП должна быть меньше 4. максимально допустимой мощности PКдоп выбранного транзистора. 5. Коэффициент передачи тока h 21 Э 6. Граничная частота 7. Обратный ток коллектора IКБО Теперь можно найти I k. Э 0 max I k. Э 0 = IКБО(1+h 21 Э) Для определения максимального значения I k. Э 0 max надо задаться предельной температурой, например = 65 градусов С и определить как изменится в этом случае ток.
При расчете величин тока и напряжения покоя всегда проверять соблюдение условий 1. При определение величины UЭП исходят из следующих соображений: повышение напряжения UЭП сказывается на увеличении температурной стабильности режима покоя каскада, так как при этом сопротивление RЭ получается больше и тем самым увеличивается глубина отрицательной обратной связи по постоянному току в каскаде. Однако при этом необходимо повышать напряжение питания EК схемы. В соответствие с указанным величину UЭП выбирают равной (0, 1… 0, 3) EК. С учетом указанного выше выражения получаем Сопротивление RЭ находят из отношения RЭ =Uэп / Iкп Теперь мы можем рассчитать величину резисторов R 1 и R 2. При расчете элементов входного делителя следует исходить из таких соображений. С точки зрения стабильности режима покоя нужно, чтобы изменение тока базы покоя слабо отражалось на изменении напряжения.
Поэтому при расчете элементов входного усилителя вводят ограничения где r. ВХ – входное сопротивление транзистора, характеризующее сопротивление цепи база-эмиттер по переменному току
Образец сводной таблицы Параметр Формула Значение Физический смысл Uвых m Uвх*KU 6 В Амплитудное значение переменной составляющей выходного напряжения каскада
Расчет усилительного каскада ОЭ по переменному току Схема замещения усилительного каскада ОЭ в физических параметрах
Определим входное сопротивление каскада Rвх. Его находят из параллельного соединения сопротивлений R 1 и R 2 и сопротивления rвх Для определения сопротивления rвх выразим напряжение Uбэ через ток Iб Поскольку внутреннее сопротивление источника тока Iб велико, а имеем или Поделив левую и правую части уравнения на ток Iб, находим Подсчитав в первом приближении Rвх, с учетом возможных значений и условия получаем, что входное сопротивление каскада ОЭ не превышает 1… 3 к. Ом. Возможные значения rб = 100 -400 Ом; r. Э = от единиц до десятков Ом. = h 21 Э
коэффициент усиления каскада по току после упрощения Таким образом каскад ОЭ обладает довольно значительным коэффициентом усиления по току, стремящимся в пределе при Rк >> Rн к коэффициенту передачи тока транзистора Коэффициент усиления каскада по напряжению можно найти выразив напряжение на нагрузке через ток нагрузки а напряжение источника – через входной ток каскада:
Из этого выражения следует, что коэффициент усиления каскада по напряжению тем больше, чем больше коэффициент транзистора и сопротивление выходной цепи каскада по сравнению с сопротивлением входной цепи. В частности, коэффициент усиления каскада по напряжению возрастает с уменьшением внутреннего сопротивления источника сигнала. Коэффициент в схеме ОЭ составляет 20 -100. Коэффициент усиления по мощности KP=PВЫХ / PВХ= KUKI в схеме ОЭ составляет (0, 2. . 5) Выходное сопротивление каскада рассчитывают относительно его выходных зажимов: . Расчет конденсаторов производить на нижней частоте диапазона 1/2 пf. Cр1< Rвх/ 100; Cр1 > 100/2 пf Rвх 1/2 пf. Cр2< Rн/ 100; Cр2 > 100/2 пf Rн Cэ > 100/2 пf Rэ К. п. д. Каскада это отношение выходной мощности каскада Pвых = Uкm Iкm/2 к мощности, потребляемой от источника питания Pист = Ек Iкп
Скачать презентацию Выполнение РГЗ по электронике Министерство образования и
Выполнение РГЗ по.ppt