Усилитель постоянного тока

В результате расчета требуется определить режим работы каскада и данные элементов схемы.

Порядок расчета УПТ:

1. Выбираем тип транзистора. Критерием выбора для работы в схемах УПТ является минимальное значение обратного тока коллектора , а также выполняется условие:

, (2.1)

где

- справочное данное транзистора;

- заданная величина, 15 В.

Из [4] был выбран транзистор типа МП-114, у которого мкА и выполняется условие (2.1):

2. Находим коэффициент усиления каскада по напряжению:

, (2.2), где (2.3)

, , - данные технического задания

(В)

3. В семействе выходных характеристик выбранного транзистора, представленные на рисунке 1.1 приложения А, выбираем рабочую точку Р. Для этого принимаем в режиме покоя:

; , (2.4)

где

- справочное значение максимально допустимого максимального тока коллектора для выбранного транзистора.

(В)

(мА)

Теперь, когда мы имеем и , на семействе выходных ВАХ (приложение А), выбираем рабочую Р точку и находим графически величину тока базы мА. После, зная ток базы, переходим на семейство входных ВАХ, при , в данном случае В, выбираем рабочую точку Р' и находим В.

4. Проверяем правильность выбора рабочей точки. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в режиме покоя , не должна превышать максимально допустимой постоянной рассеиваемой мощности выбранного транзистора:

, (2.5)

где

- данные технического задания.

5. Одним из возможных методов расчета транзисторных УПТ является расчет с помощью - параметров транзистора , , и , каждый из которых имеет размерность проводимости. Так как в справочнике не были даны - параметры транзистора, поэтому - параметры будем рассчитывать графически, с помощью семейств входных и выходных ВАХ, при этом надо

учитывать соотношения:

при ; при ; (2.6)

при ; при .

=0.0000075 [См], =1.097225 [См],=505 [См],= 1.09723 [См].

6. После определения - параметров транзистора, проверяем правильность выбора транзистора из условия:

; (2.7)

= - в схеме, представлена в приложении В 448<564.2

Соотношение (2.7) выполняется, что говорит о том, что транзистор выбран правильно.

7. Находим величину сопротивлений резисторов, включенных в коллекторные цепи транзисторов (на схеме в приложении В) по формуле:

; (2.8)

(Ом)

; (2.9), (Вт)

Выбираем стандартное значение сопротивлений резисторов и их тип из таблицы 1, которая представлена в приложении Б:

- МЛТ-0.25

8. Определяем ток, проходящий через резистор :

; (2.10)

(А)

9. Находим величину сопротивления резистора :

; (2.11)

(Ом)

Мощность, рассеиваемая на резисторе , равна:

; (2.12)

(Вт)

Находим стандартный тип резистора из таблицы 1 приложения Б: С2-15-0.5

10. Определяем сопротивление переменного резистора по формуле:

; (2.13)

(Ом)

11. Находим величины сопротивлений резисторов делителей напряжения и . Делитель напряжения, составленный из этих резисторов, обеспечивает устойчивость рабочих точек транзисторов по базовым цепям.

Поэтому токи делителей должны быть больше токов баз примерно в 5 раз.

Тогда

; (2.14)

(мА)

; (2.15)

(мА)

Величину сопротивления находим по формуле:

; (2.16)

(кОм)

Мощность, рассеиваемая на резисторе , равна:

; (2.17)

(Вт).

Находим

:

; (2.18). (кОм)

Мощность:

; (2.19)

Теперь из таблицы 1 приложения Б выбираем стандартные резисторы , , , :

 - МЛТ-0.125

- С2-23-0.125

12. Находим входное сопротивление каскада без учета влияния сопротивлений делителя:

; (2.20)

(кОм)

13. Определим общее сопротивление делителей между базами транзисторов:

; (2.21)

(кОм)

14. Находим результирующее входное сопротивление каскада . Сопротивления и включены параллельно, поэтому:

; (2.22), (кОм)

Полученное значение должно быть больше или одного порядка с заданным внутренним сопротивлением источника входного сигнала:

(2.23),

Данное соотношение выполняется, что свидетельствует о том, что в этом случае можно обойтись без дополнительного согласования источника входного сигнала с входным сопротивлением усилителя.

Моделирование работы усилителя

Программа Electronics Workbench предназначена для моделирования и проверки работы схем электрических принципиальных.

В программе Electronics Workbench собрал свой ранее рассчитанный каскад, представленный на рисунке 1.2 приложения В, и проверил его. Результат работы каскада представлен на рисунке 1.3 приложения Г.

Данный каскад успешно работает, так как происходит усиление сигнала, что видно по осциллограмме.

Выводы