Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1 Расчётно-графическая работа №1. Расчёт электронного усилителя на биполярном транзисторе и мультивибратора на операционном усилителе
1.2 Пример расчёта электронного усилителя на биполярном транзисторе.
Задача 1. Рассчитать схему и осуществить выбор элементов усилителя переменного сигнала на биполярном транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером. Описать назначение элементов.
Исходные данные.
|
Тип транзистора |
, В |
, мА |
, Гц |
|
|
|
КТ3107Г |
24 |
0,5 |
70 |
8 |
120 |
Решение. Схема усилителя имеет вид, представленный на рисунке 1 (структура p-n-p).
транзистор типа p-n-p
Рисунок 1 - Усилитель переменного сигнала на биполярном транзисторе
Из справочных данных для этого транзистора определяем, что коэффициент для него не менее 120. Для выполнения расчетов выбираем
h=120.
В режиме покоя (при =0) напряжение на коллекторе должно быть равно половине э.д.с. источника питания:
Тогда
Определим величину сопротивления резистора и ёмкость конденсатора СЭ, решив систему уравнений:
Откуда
Определим величину сопротивления по формуле :
Так как коллекторный и эмиттерный токи практически равны, то (мА).
Тогда напряжение на эмиттере в режиме покоя (В).
Определим потенциал базы в режиме покоя:
(B)
Для нахождения сопротивлений резисторов и решим систему уравнений:
.
Расчет емкости разделительного конденсатора выполним исходя из того, что для входного сигнала усилитель представляет собой фильтр высоких частот (ФВЧ), эквивалентная схема которого имеет следующий вид (рисунок 2):
Рисунок 2 - Усилитель как ФВЧ для входного сигнала
На частоте среза fc для ФВЧ выполняется следующее условие:
где
Подставив в это выражение (Гц), определим
Элементы и для выходного сигнала также представляют собой ФВЧ, для которого справедливо выражение:
Приняв (кОм), найдем :
(Ф)
В соответствии с выполненными расчётами производим выбор элементов, результаты которого сводим в таблицу 1.
Опишем назначение каждого элемента усилителя.
Схема усиления построена на биполярном транзисторе и благодаря наличию конденсатора который не пропускает постоянную составляющую входного сигнала, усиливает только переменную составляющую входного сигнала.
Резисторы и задают режим работы усилителя, они накладывают обратные связи и служат для стабилизации рабочей точки.
Резистор необходим для преобразования тока в напряжение.
Конденсатор не пропускает постоянную составляющую сигнала формируемого усилителем.
Резисторы , и конденсатор СЭ служат для регулирования коэффициента усиления. Наличие двух резисторов и конденсатора, включенного последовательно с одним из них необходимо для различных коэффициентов усиления для переменной и постоянной составляющей сигнала. Резистор накладывает отрицательную обратную связь для стабилизации рабочей точки при изменении температуры.
Таблица 1 – Результаты выбора элементов
|
Сопротивления, Ом |
Емкости, мкФ |
|||||||
|
Элемент |
СЭ |
|||||||
|
Расчётное значение |
24000 |
2843 |
9381 |
84429 |
295502 |
8 |
0,02 |
0,09 |
|
Стандартное значение по ряду Е24 |
24·103 |
3000 |
9100 |
82·103 |
300·103 |
8,2 |
0,02 |
0,091 |
|
Обозначениевыбранного элемента |
МЛТ-0,125-24 кОм ± 5% |
МЛТ-0,125-3000 Ом ± 5% |
МЛТ-0,125-9,1 кОм ±5% |
МЛТ-0,125-82 кОм ±5% |
МЛТ-0,125-300кОм ±5% |
К-10-17-50В –8,2мкФ ±5% |
К-10-17-50В –20 нФ ±5% |
К-10-17-50В –91 нФ ±5% |
Пример расчёта мультивибратора на операционных усилителях
Рассчитать симметричный мультивибратор (рисунок 3) на операционном усилителе при следующих параметрах: ; = 50 (мкс); = 1 (мкс).
Решение. При выборе конкретного типа операционного усилителя для построения симметричного мультивибратора исходим из того, что он должен обеспечивать необходимую скорость нарастания выходного напряжения и амплитуду импульса Um < UП.
Из справочника выбираем операционный усилитель К140УД11, имеющий следующие параметры: ; ; ; при . ; ; .
Такой усилитель обеспечивает при UП = 13 (В). Скорость изменения выходного напряжения, которую обеспечивает такой усилитель, выше требуемой, поэтому длительность фронта генерируемых импульсов может быть меньше 1 мкс.
Из условий: 10·RВЫХ <; R2+R3 >10·RВЫХ; . Выбираем R1 = 100 (кОм), R2 = 18 (кОм), R3 = 2 (кОм). Ёмкость конденсатора С1 рассчитывается из соотношения:
Результаты выбора элементов сводим в таблицу (см. таблицу 1).