Низкочастотный усилитель напряжения

Расчет элементов усилителя напряжения низкой частоты

Амплитуда входного сигнала 1 мВ

Сопротивление генератора входного сигнала 5 кОм

Амплитуда выходного сигнала 5 В

Сопротивление нагрузки 3 кОм

Нижняя граница усиления 50 Гц

Верхняя граница усиления 15000 Гц

Коэффициент частотных искажений 1,4

Напряжение питания 15¸20 В

Коэффициент усиления:

Получить такой коэффициент усиления на одном каскаде невозможно, поэтому необходимый усилитель реализуем последовательным включением усилительных каскадов на основе транзисторов p-n-p структуры, включенных по схеме с ОЭ. При этом перераспределение усиления будет следующим: 1 каскад – 100, 2 каскад – 50.

Выбор транзистора КТ3107Е

Наименование	Обозначение	Значение
		Min.	Max.
Статический коэф. передачи тока	120	220
Граничная частота коэффициента передачи тока	200 Мгц
Напряжение насыщения база – эмиттер	0.8 В	1 В
Напряжение насыщения база – эмиттер	0.2 В	0.8 В
Емкость коллекторного перехода, при Uкб=10 В	7 пФ

Максимально допустимые параметры

Наименование	Обозначение	Значение
Постоянное напряжение коллектор – база	Uкб max	25 В
Постоянное напряжение коллектор – эмиттер	Uкэ max	20 В
Постоянный ток коллектора	Iк max	100 мА
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора	Pк max	300 мВт

Выберем напряжение питания усилителя:

.

Расчет усилительного каскада на транзисторе структуры p-n-p, включенного по схеме с ОЭ по постоянному току (2-й каскад).

Из графика семейства характеристик (см. рис. 2) выберем рабочую точку:

Т.к. R9 – (сопротивление нагрузки) равен 3 кОм, то R7 определяется формулой:

R7=7.5 кОм

Находим ток коллектора 2-го транзистора:

I_К=0.93 mA

Находим ток базы 2-го транзистора:

I_Б=7.75*10^-3mA

Находим ток эмиттера 2-го транзистора:

I_Э=0.938 mA

Зададим U_Э=1V

R8=1.07 кОм. Находим напряжение базы 2-го транзистора:

U_б=1.7 V

Найдем ток через R_Б

I=38.75*10^-3 mA

R6=43.9 кОм

R5=343.7 кОм

Расчет усилительного каскада на транзисторе структуры p-n-p, включенного по схеме с ОЭ по постоянному току (1-й каскад).

Найдем R_н (нагрузки)

R_Н=38.9 кОм

Отсюда найдем R3

R3=13.46 кОм

Выберем рабочую точку

.

Находим ток колектора 1-го транзистора:

I_К=0.52 mA

Находим ток базы 1-го транзистора:

I_К=4.3*10^-3mA

Находим ток эмиттера 2-го транзистора:

I_Э=0.524 mA

Зададим U_Э=1V

R3=1.91 кОм

Находим напряжение базы 2-го транзистора:

U_б=1.7 V

Найдем ток через R_Б

I=21.5*10^-3 mA

R2=79.1 кОм

R1=325.6 кОм

Расчет емкостей

Коэффициент передачи 1-й цепочки:

Отсюда С1

С1=19.5 нФ

С2=31.9 нФ

С3=12.4 мкФ

С4=0.4 мкФ

С5=12.4 nF

Литература

1. Ю.С. Забродин «Промышленная электроника», М.: изд-во Высшая школа, 1982 г.

2. В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев «Электроника», М.: изд-во Высшая школа, 1991 г.

3. Справочник «Транзисторы для аппаратуры широкого применения», под ред. Б.Л. Перельман, М.: Радио и связь, 1981 г.

4. Дж. Фишер, Х.Б. Гетланд «Электроника: от теории к практике», пер. с анг. А.Н. Мошкова, М.: Энергия 1980 г.

5. И.П. Степаненко «Основы теории транзисторов и транзисторных схем»