Усилитель постоянного тока

До расчёта сопротивлений  резисторов R1, R2 и R_К2 оценить значения  R'_К2 и     выбрать ток I_К2 затруднительно, поэтому нахожу его из условия . Принимаю I_К2 = 10 мА.

Рис. 2.2. Входная (а) и выходная (б) статические характеристики транзистора типа КТ361А

Выбранной точке покоя  П (рис.4.2) соответствует ток I_Б2 = 150 мкА.

По входным характеристикам  транзистора нахожу напряжение   = 0,135 В,   соответствующее току I_Б2 в точке покоя.

 

 

3. Проверяю режим покоя на соответствие допустимой рассеиваемой мощности коллектора:

, где максимальная допустимая мощность при наибольшей температуре окружающей среды 

В нашем случае

4. Приняв напряжение  определяю сопротивление резисторов:

При этом       и

.

В результате расчета получил .

5. Определяю сопротивления делителя. Сопротивления этих резисторов выбирают из условий баланса мостовой схемы, в которую включена нагрузка R_H:

,    где  - сопротивление транзистора VТ2 в режиме покоя.

 

Задаваясь сопротивлением , нахожу:

R1 = 1,33 кОм (1,5 кОм);

R2 = 1,16 кОм (1,2 кОм).

6. Определяю сопротивление нагрузки для второго каскада

где

7. Проверяю правильность выбора тока I_К2 , для чего рассчитаю требуемую амплитуду тока

Таким образом, выбранное мной значение тока I_К2=10 мА удовлетворяет условию   , где - коэффициент запаса.

 

8. Определяю коэффициент усиления напряжения второго каскада

9. Определяю необходимое входное напряжение второго каскада

10. Определяю напряжение U_К1 в режиме покоя

11. Выбираю точку покоя транзистора VT1. Для этого, задаваясь значением нахожу

.

Необходимое изменение  коллекторного тока первого транзистора   в режиме покоя нужно обеспечить ток

,

где 

- обратный  коллекторный ток при максимальной  температуре окружающей среды .

Подставляя в выражение  для I_К1 сопротивление резистора R_К1

, находим:

Принимаю I_К1 = 3 мА. Выбранной точке покоя В и I_К1 = 3 мА соответствует ток I_Б = 50мкА и напряжение U_БЭI = -0,1 В, которое определяется по входным характеристикам транзистора (рис. 2.2).

12. Определяю сопротивления резисторов:

где

В выражении для I_Rб значение подставляются со своим знаком. В нашем случае в режиме покоя Ес = 0

13. Определяю входное сопротивление усилителя

и коэффициент усиления первого каскада

 где 

14. Общий коэффициент усиления напряжения

с некоторым  запасом обеспечивается требуемое  усиление

К_ТР = ∆U_ВЫХ/∆U_ВХ = 8/0,2=40.

 

15. Определяем дрейф выходного напряжения. Для этого находим изменения обратных коллекторных токов транзисторов ∆I_КБО при изменении температуры окружающей среды в пределах 20-40°С и коэффициент нестабильности первого каскада q_1:

 

Нестабильность (дрейф коллекторного тока первого  транзистора  Изменение (дрейф тока нагрузки первого каскада с учётом направления обратных токов и равен

Дрейф входного напряжения второго каскада

DU_ВХ2др=DI_1дрR¢_Н1=36×10^-6×6×10³=0,2 В

и дрейф выходного  напряжения усилителя DU_вых.др=DU_ВХ2дрК₂=0,2×3,92=0,78 В.

Дрейф входного напряжения составляет 7,8 % значения выходного сигнала. Дрейф выходного напряжения можно уменьшить, если выбрать транзистор VT2 с током > . Например, выберем транзистор VT₁ с обратным током , а транзистор VT2 – c .

 

 

Тогда:

 

 

Дрейф входного напряжения второго каскада

DU_ВХ2др=DI_1дрR¢_Н1=5,4×10^-6×6×10³=0,03 В

и дрейф выходного  напряжения усилителя     DU_вых.др=DU_ВХ2дрК₂=0,03×3,92=0,1 В.

 

Дрейф входного напряжения составляет 1% выходного сигнала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Заключение

 

Свойства усилителей во многом определяются областью их применения. Чтобы судить о возможности использования конкретного усилителя в том или ином электронном устройстве, необходимо знать его основные параметры, такие как коэффициент усиления, выходная мощность, чувствительность, диапазон усиливаемых частот, входное и выходное сопротивление и другие.

Промышленность выпускает  сотни типов усилителей постоянного  тока, которые обладают различными преимуществами друг перед другом и  позволяют строить различные  схемы. Кроме того, в настоящее  время усилители представляют собой миниатюрные электронные блоки. Выпускаются также специализированные интегральные усилители.

Все это позволило  не только повысить надежность электронных  изделий, снизить энергопотребление (возможность использования в  портативных и переносных изделиях), но и создавать устройства с высококачественным звучанием и большой функциональной насыщенностью. Они используются в различных сферах деятельности, науке и в быту человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

 

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1982.
2. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники. – М.: Сов.радио, 1980.
3. Игумнов Д. В., Костюнина Г. П. Полупроводниковые устройства непрерывного действия. – М.: Радио и связь, 1986.
4. Забродин Ю. С. Промышленная электроника. – М.: Высшая школа, 1982.
5. Зи С. М. Физика полупроводниковых приборов. – М.: Мир, 1984.
6. Миклашевский  С. П. Промышленная электроника. – М.: Недра, 1973.
7. Алексеев О. Вю., Китаев В. Е., Шихин А. Я. Электротехнические устройства. –    М.: Энергоиздат, 1981.
8. Обозначения условные, буквенно-цифровые, применяемые на электронных          схемах.
9. Правило выполнения электрических схем. ГОСТ 2.702-75.
10. Обозначения условные графические в схемах. ГОСТ 2.721-74, ГОСТ 2.728-74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

		Устинович			КП 52.292028.201ПЗ	Лист
		Руденкова
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

 

 

 

 

 

					КП 52.292028.201Э2
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата	Усилитель постоянного тока Схема электрическая принципиальная	Лит.			Лист	Листов
Разраб.		Устинович И. стр.  17.12.2007Колян стр.  17.12.2007Колян стр.  17.12.2007В.И.ППП.С.					У		1 - -
Пров.		Руденкова В.И.				МГВРК
Утв.