Таблица 2.1 Параметры биполярного транзистора КТ 315 А.
| Ik max, mA | Uкэmax, B | Ukб, B | U эб, B | P max, mBт | h 21э | Uk, B | Ik, mA | Ikб0 , мкА | F гр, МГц | Ск, пФ |
| 100 | 20 | 10 | 5 | 150 | 30..120 | 10 | 1 | 1 | 250 | 7 |
Проведем динамическую характеристику транзистора КТ 315 А на его выходной характеристике
IКР = 5 мА, Iбр = 0,1 мА, Uкэр = 5 В, Uбр = 0,45 В
Ек = 9 В.
· Рассчитаем сопротивление нагрузки коллектора : R10
R10 = (Ек - Uкэр ) / IКР = (9-5) / 5·10-3 = 800 Ом (2.10)
Выберем ближайшее стандартное сопротивление : R10 = 820 Ом
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R10:
Р R10 = R10· IКР2 = 820·(5·10-3)2 = 0,0205 Вт (2.11)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R10 = 0,125 Вт
Выберем тип резистора – МЛТ.
· Рассчитаем сопротивление R9, включенное в цепь эмиттера для температурной стабилизации:
R9 = 0,1 Ек / IКР = 0,1·9 / 5·10-3 = 180 Ом (2.12)
Принимаем R9 = 180 Ом
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R9:
Р R9 = R9· IКР2 = 180·(5·10-3)2 = 0,0045 Вт (2.13)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R9 = 0,125 Вт
· Определим напряжение смещения и ток на базе по графику
· Рассчитаем сопротивление делителя:
R7 = (Ек - Uбэр - U R9)/ (Iд+Iб),
где (2.14)
U R9 = IКР· R9 = 5·10-3·180 = 0,9 В (2.15)
Iд = (2…5) Iб = 5·0,1·10-3 = 0,5 мА (2.16)
Тогда из 2.14 R7 :
R7 = (9-0,45-0,9) / (0,5+0,1)·10-3 = 12750 Ом
Принимаем ближайшее значение R7 = 13000 Ом или 13 кОм
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R7:
Р R7 = R7· Iд2 = 13·103·(0,5·10-3)2 = 0,003 Вт (2.17)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R7 = 0,125 Вт
· Рассчитаем R8:
R8 = (Uбэр + U R9)/ Iд = (0,45+0,9)/0,5·10-3 = 2700 Ом (2.18)
Принимаем ближайшее значение R8 = 2,7 кОм
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R8:
Р R8 = R8· Iд2 = 2,7·103·(0,5·10-3)2 = 0,000675 Вт (2.19)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R8 = 0,125 Вт
· Выражение для расчета емкости контура выводится из следующих предпосылок:
ХСр1≤ Rвх; (2.20)
1/ (ώн·Ср) = Rвх /10 (2.21)
С6 = 10/2πfн Rн√m2H – 1 (2.22)
С6 = 10/2·3,14·20·800·√1,052-1 = 0,00031 Ф = 310 мкФ
Округлим до ближайшего стандартного значения С6= 300 мкФ
· Рассчитаем С5:
С5 = 10/2πfн R9 (2.23)
С5 = 10/2·3,14·20·180 = 0,000442 Ф = 442 мкФ.
Принимаем ближайшее значение С5 = 430 мкФ
· Для каждого конденсатора С5 и С6 найдем напряжение:
UС5 = 1,5..2 Uср (2.24)
Uср = R9·Iкр = 180·5·10-3 = 0,9 В (2.25)
UС5 = 2 Uср = 2·0,9 = 1,8 В
UС6 = 1,5..2 Ек (2.26)
UС6 = 2·9 = 18 В
Принимаем UС5 = 3 В , UС6 = 25 В.
· Найдем входное сопротивление выходного каскада:
Rвх.п = RвхR 7/8 / (Rвх + R 7/8) (2.27)
Rвх = h11э+ R10/Н(1+h21э) (2.28)
R10/Н = RН R10/ (RН+ R10) (2.29)
R10/Н = 404,94 Ом
R 7/8 = 2,2·103 Ом
Rвх = 15053,14 Ом
Rвх.п = 1,9 кОм
· Вычислим значение емкости конденсатора С4:
С4 = 10/1,9·103·2·3,14·20·√1,032-1 = 0,000169 Ф = 169 мкФ
Принимаем С4 = 160 мкФ, напряжение питания такое же как и С6
· Рассчитаем коэффициент усиления этого каскада:
КU3 = h21э minRвых3 / Rвх3 = 30·800/ 1,9·103 = 12,63 (2.30)
2.2 Расчет предусилительного каскада
IКР = 5 мА, Iбр = 0,1 мА, Uкэр = 5 В, Uбр = 0,45 В
Ек = 9 В.
· Рассчитаем сопротивление нагрузки коллектора : R6
R6 = (Ек - Uкэр ) / IКР = (9-5) / 5·10-3 = 800 Ом (2.31)
Выберем ближайшее стандартное сопротивление : R6 = 820 Ом
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R6:
Р R6 = R6· IКР2 = 820·(5·10-3)2 = 0,0205 Вт (2.32)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R6 = 0,125 Вт
Выберем тип резистора – МЛТ.
· Рассчитаем сопротивление R5, включенное в цепь эмиттера для температурной стабилизации:
R5 = 0,1 Ек / IКР = 0,1·9 / 5·10-3 = 180 Ом (2.33)
Принимаем R5 = 180 Ом
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R9:
Р R5 = R5· IКР2 = 180·(5·10-3)2 = 0,0045 Вт (2.34)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R5 = 0,125 Вт
· Определим напряжение смещения и ток на базе по графику
· Рассчитаем сопротивление делителя:
R3 = (Ек - Uбэр - U R5)/ (Iд+Iб), где (2.35)
U R5 = IКР· R5 = 5·10-3·180 = 0,9 В (2.36)
Iд = (2…5) Iб = 5·0,1·10-3 = 0,5 мА (2.37)
Тогда из 2.35 R3 :
R3 = (9-0,45-0,9) / (0,5+0,1)·10-3 = 12750 Ом
Принимаем ближайшее значение R3 = 13000 Ом или 13 кОм
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R3:
Р R3 = R3· Iд2 = 13·103·(0,5·10-3)2 = 0,003 Вт (2.38)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R3 = 0,125 Вт
· Рассчитаем R4:
R4 = (Uбэр + U R5)/ Iд = (0,45+0,9)/0,5·10-3 = 2700 Ом (2.39)
Принимаем ближайшее значение R4= 2,7 кОм
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R4:
Р R4 = R4· Iд2 = 2,7·103·(0,5·10-3)2 = 0,000675 Вт (2. 40)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R4 = 0,125 Вт
· Выражение для расчета емкости контура выводится из следующих предпосылок:
ХСр1≤ Rвх; (2.41)
1/ (ώн·Ср) = Rвх /10 (2.42)
С2 = 10/2πfн Rн√m22 – 1 (2.43)
С2 = 10/2·3,14·20·1,9·103·√1,032-1 = 0,000169 Ф = 169 мкФ
Округлим до ближайшего стандартного значения С2= 160мкФ
· Рассчитаем С3:
С3 = 10/2πfн R5 (2.44)
С3 = 10/2·3,14·20·180 = 0,000442 Ф = 442 мкФ.
Принимаем ближайшее значение С3 = 430 мкФ
· Для каждого конденсатора С5 и С6 найдем напряжение:
UС3 = 1,5..2 Uср (2.45)
Uср = R5·Iкр = 180·5·10-3 = 0,9 В (2.46)
UС3 = 2 Uср = 2·0,9 = 1,8 В
UС2 = 1,5..2 Ек (2.47)
UС2 = 2·9 = 18 В
Принимаем UС3 = 3 В , UС2 = 25 В.
· Рассчитаем коэффициент усиления этого каскада:
КU2 = h21э minRвых2 / Rвх2 = 30·1,9·103 / 1,9·103 = 30 (2.48)
2.3 Расчет входного каскада
Входной каскад выполним по схеме эмиттерного повторителя, транзистор возьмем такой же.
· Рассчитаем сопротивление R2
R2= (Ек – Uкр )/ Iкр = (9-5) /5·10-3 = 800 Ом (2.50)
Принимаем R2 = 820 Ом
· Рассчитаем рассеиваемую мощность на резисторе R6:
Р R2 = R2· IКР2 = 820·(5·10-3)2 = 0,0205 Вт (2.51)
Округляем найденную мощность до ближайшего стандартного значения Р R2 = 0,125 Вт
· Рассчитаем сопротивление R1:
R1= (Ек- IэRэ – Uбэр )/ Iб = (9-51·103·10-3-0,45) / 0,1·10-3 = 34500 Ом (2.52)
· Rэ = Uкэр/ IКР = 5/5·10-3 = 1·103 (2.53)
· Iэ = IКР+ Iб = 5·10-3+0,1·10-3 = 5,1·10-3
· Принимаем R1= 36 кОм
· Рассчитаем мощность на R1:
Р R1 = R1· Iб2 = 36000·(0,1·10-3)2 = 0,00036 Вт (2.54)
· Входное сопротивление ЭП:
Rвх = h11э+ R2/вх2(1+h21э) (2.55)
R2/вх2 = R2Rвх2/ R2+Rвх2 = 572,79 Ом
h11э = ΔUбэ/Δ Iб (2.56)
h11э = 2500
Rвх =2500+572,79(30+1) = 20256,5 Ом
· Рассчитаем значение емкости С1:
С1 = 10/20256,5·2·3,14·20·√1,022-1 = 0,0000195 Ф = 19,5 мкФ. (2.57)
Принимаем С1 = 20 мкФ
· Рассчитаем коэффициент усиления этого каскада:
КU1 = Rвх-h21э min / Rвх = (20256,5-2500)/20256,5 = 0,87 (2.58)
КU = 0,87·30·12,63 = 328,8
Полный коэффициент усиления значительно превосходит заданный, что удовлетворяет поставленному условию.
2.4 Выбор типов стандартных комплектующих
Для разработанного усилителя низкой частоты выбираем следующие типы стандартных комплектующих электрорадиоэлементов.
Сопротивления от R1-R1, выбираем типа МЛТ. Расчетные величины округленны до стандартных значений по шкале Е24. Расчетные величины рассеиваемой на сопротивлениях мощности округленны до стандартных значений.
Конденсаторы от С1 до С6 выбираем типа К53. Разделительные конденсаторы С1, С2, С4, С6 будут не полярные, Конденсаторы С3 , С5 будут полярными. Рабочее напряжение конденсаторов выбрано стандартное с коэффициентом нагрузки не более 0,5
В качестве усилительных элементов взяты биполярные транзисторы кремниевые типа п-р-п КТ315 А.
Перечень ссылок
1. В.А.Скаржепа, А.Н.Луценко «Электроника и микросхемотехника» часть 1 , К «Вища школа», 1989 г.
2. В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев «Электроника»изд.2, Москва «Высшая школа»,1991 г.
3. Р.М.Терещук «Полупроводниковые приемно-усилительные устройства , справочник радиолюбителя, изд.4 Киев, «Наукова думка»,1989
4. Б.Г.Гершунский, «Основы радиоэлектроники и микроэлектроники», изд.3, К.: «Вища школа»,1987 г.
5. Г.И.Изъюрова, Г.В.Королев «Расчет электронных схем» учеб.пособие для вузов, М.: Высшая школа, 1987 г.