Расчет усилителя напряжения на транзисторах

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет»

ИРИТ-РТФ

Департамент информационных технологий и автоматики

РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

НА ТРАНЗИСТОРАХ

Методические указания к выполнению

расчетной работы

по курсу «Электроника»

Екатеринбург  

2017

УДК 621.375:4

Составители: В. В. Муханов, В. И. Паутов.

Научный редактор доц., канд. техн. наук  В. А. Матвиенко

РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРАНЗИСТОРАХ: методические указания по выполнению расчетной работы  по дисциплине «Электроника» / составители В. В. Муханов, В. И. Паутов, Екатеринбург: ГОУ ВПО УрФУ, 2017. 15 с.

В указаниях рассмотрены вопросы  расчета усилителя. Приведены справочные материалы, необходимые при расчете.

Библиогр.:  4 назв. Рис. 6. Табл. 3.

Подготовлено

Департаментом информационных технологий и автоматики

.

© ФГАОУ ВО, 2017

ВВЕДЕНИЕ

Усилители предназначены для усиления напряжения переменного тока в широком  диапазоне частот. Входное напряжение усилителя может иметь величину от единиц микровольт до десятков милливольт, выходное – не превышает одного-двух вольт. Коэффициент усиления таких усилителей обычно не более ста.

На рис. 1 приведена типовая схема усилителя. Делитель, образованный резисторами R1 и R2 задает напряжение базы транзистора Uб. Если ток делителя значительно  больше тока базы, то напряжение базы Uб будет слабо изменяться при  малых изменениях тока базы (будет почти постоянным). Поэтому данную схему называют схемой с постоянным напряжением базы.[pic 1]

В этой схеме резистор RЭ обеспечивает отрицательную обратную связь по току, необходимую для стабилизации режима работы усилителя по постоянному току. Емкость CЭ шунтирует резистор RЭ и исключает обратную связь на частоте усиливаемого сигнала.

Источники входного сигнала могут иметь внутреннее сопротивление RС от десятков до сотен и тысяч Ом.

Нагрузка такого усилителя является, как правило, активной и может иметь значение от десятков до сотен и более Ом.

1. РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ

1.1. Исходные данные

• Исходными данными для расчета усилителя являются:
•  напряжение на выходе (UН);
• напряжение на входе (ЕС) усилителя;
•  коэффициент усиления по напряжению КU = UН/ЕС;
•  сопротивление источника сигнала RС;
•  сопротивление нагрузки RН;
•  верхняя fВ и нижняя fН граничные частоты и коэффициенты частотных искажений МВ и МН, обычно принимают  МВ = МН = 0,7;
•  диапазон изменения температуры окружающей среды (Tmax и Tmin);
•  требования по термостабилизации усилителя.

3

Исходные данные для расчета приведены в приложении 4.

1.2. Выбор транзистора

На этом этапе проектирования  производится предварительный выбор транзистора. В дальнейшем он может быть изменен.

– Допустимая рассеиваемая на коллекторе мощность выбирается из условия  Pк доп > 8·ξ·РН, где  ξ = 1,2 при S ≤ 3 и ξ = 1,5 при S ≥ 5.

При UН менее одного вольта для каскадов предварительного усиления оценка рассеиваемой мощности обычно не производится.

– Допустимый ток коллектора Iк доп > 5·IН = 5·UН/RН;

– Допустимое напряжение между коллектором и эмиттером
Uкэ доп > 10·UН;

– Статический коэффициент усиления транзистора по току выбирается из условия В ≥ (0,8÷1,5)·КU.

• Частотные параметры транзистора выбираются в соответствии с заданным значением верхней граничной частоты fВ и коэффициента частотных искажений МВ (обычно МВ = 0,7). В этом случае выбирают транзистор, у которого [pic 2]. Если в справочнике приведено значение граничной частоты, то выбирается транзистор, у которого fгр > 10·fВ. Не следует выбирать транзисторы со слишком большим запасом по частоте, так как при этом возрастает уровень шумов на выходе усилителя, усложняется его монтаж.

На основании этих данных производится окончательный выбор транзистора. (Смотри  приложение) [8].

1.3 Термостабилизация

Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению параметров транзистора, и, соответственно, к изменению токов и напряжений в схеме. Приращение тока коллектора определяется выражением