2.При использовании дросселя в цепи коллектора.
1.Расчет рабочей точки при использовании активного сопротивления Rk в цепи
коллектора.
Рис.4.1- Схема оконечного некорректированного каскада
Выберем Rк=Rн =6 (Ом).
Найдем выходной ток Iвых..
(4.3)
Ток в рабочей точке найдем по следующей формуле:
(4.4)
Напряжение в рабочей точке найдем по формуле:
(4.5)
Напряжение питания будет равно:
Построим нагрузочные прямые которые изображены на рисунке 4.2 для этого определим следующие параметры:
(4.6)
(4.7)
Рисунок 4.2 – Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току
2. Расчет рабочей точки при использовании дросселя в цепи коллектора.
Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.3.- Схема каскада по переменному току
Выходной ток будет равен:
Найдем ток и напряжение в рабочей точке:
Напряжение питания будет равно:
Определим потребляемую и рассеиваемую мощность транзистора:
(4.8)
(4.9)
Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
Eп, (В)
Iко, (А)
Uкэо, (В)
Pрасс.,(Вт)
Pпотр.,(Вт)
С Rк
50.5
5
17.5
87.5
252.5
Без Rк
17.5
2.75
17.5
48.1
48.1
Из таблицы 4.1 видно, что для данного курсового задания целесообразно использовать дроссель в цепи коллектора.
Построим нагрузочные прямые, которые изображены на рисунке 4.4
Рисунок 4.4 – Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току
4.2 Выбор транзистора
Для выбора транзистора необходимо чтобы его параметры удовлетворяли следующим условиям:
(4.10)
где Iкдоп. – максимально - допустимый ток коллектора;
Uкэдоп. – максимально – допустимое напряжение на коллектор – эмиттере;
Pкдоп – максимально – допустимая мощность рассеиваемая на коллекторе;
fТ – максимальная граничная частота транзистора.
Из неравенства (4.10 ) определим
значения допустимых параметров.
Исходя из полученных значений, выберем выходной транзистор КТ930Б с помощью справочника [2].
Транзистор имеет следующие допустимые
параметры:
4.3 Расчет эквивалентных схем транзистора
4.3.1 Схема Джиаколетто
Многочисленные исследования показывают, что даже на умеренно высоких частотах транзистор не является безынерционным прибором. Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентная схема- схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 4.5. Подробное
описание схемы можно найти [3].
Рисунок 4.5 – Схема Джиаколетто
Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на частотах f £ 0.5fт ; при последовательном применении этой схемы и найденных с ее помощью Y- параметров транзистора достигается наибольшее единство теории ламповых и транзисторных усилителей.
Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами.
Справочные данные для транзистора КТ930Б:
при
при
Cк-
емкость коллекторного перехода,
tс- постоянная времени обратной связи,
bо- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.
Найдем значение емкости коллектора при Uкэ=10В по следующей формуле:
(4.11)
где U¢кэо – справочное или паспортное значение напряжения;
Uкэо – требуемое значение напряжения.
Сопротивление базы будет равно:
(4.12)
Найдем сопротивление эмиттера
по формуле:
(4.13)
где Iко – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА.
Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле:
(4.14)
Определим диффузионную емкость по формуле:
(4.15)
Сопротивление внутреннего источника тока будет равно:
(4.16)
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:
(4.17)
Крутизну транзистора определим по формуле:
(4.18)
4.3.2 Однонаправленная модель
Однонаправленная модель, так же как и схема Джиаколетто, является эквивалентной схемой замещения транзистора. Схема представляет собой высокочастотную модель, которая изображена на рисунке 4.6. Полное
описание однонаправленной модели можно найти в [4].
Рисунок 4.6 – Однонаправленная модель
Расчитаем элементы схемы воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами.
Справочные данные для транзистора КТ930Б:
Lб – индуктивность базового вывода;
Lэ – индуктивность эмиттерного вывода;
Gном1,2 – коэффициент усиления по мощности в режиме двустороннего
согласования.
Определим входную индуктивность по следующей формуле:
(4.19)
Входное сопротивление равно сопротивлению базы в схеме Джиаколетто:
Выходное сопротивление найдем по формуле:
(4.20)
Выходную емкость найдем по формуле (4.11) при напряжении в рабочей точке.
Определим частоту fmax из следующей формулы:
(4.21)
где f – частота на которой коэффициент усиления по мощности
имеет значение 3.5.
4.4 Расчет схем термостабилизации
Выбор схемы обеспечения исходного режима транзисторного каскада тесным образом связан с температурной стабилизацией положения рабочей точки. Объясняется это следующим. Важной особенностью транзисторов является зависимость их вольт-амперных характеристик от температуры р-n переходов и, следовательно, от температуры внешней среды. Это явление нежелательно, так как температурные смещения статических характеристик обуславливают не только изменения усилительных параметров транзистора в рабочей точке, но и приводят к перемещению рабочей точки. Изменения в положении рабочей точки в свою очередь сопровождаются дальнейшим изменением усилительных параметров, так как последние зависят от режима. Таким образом, электрические показатели усилителя оказываются подверженными влиянию температуры и при неблагоприятных условиях могут существенным образом отклониться от нормы.
Для сохранения режима работы транзистора в условиях непостоянства температуры окружающей среды в схему каскада вводят специальные
