Материал: Электроника. методические указания к самостоятельной работе для студентов направления 11.03.01 «Радиотехника». Краснов Р.П

Активные фильтры на ОУ. Компараторы напряжения.

13.Акустоэлектроника. Пьезоэлектрические преобразователи. Приборы на ПАВ. Кварцевые резонаторы.

14.Оптоэлектроника. Полупроводниковые лазеры. Принцип действия, схемотехника.

15.Оптоэлектроника. Светоизлучающие диоды. Принцип действия, схемотехника.

16.Фоторезисторы. Фотодиоды. p-i-n фотодиоды.

17.Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. Оптроны.

18.Оптоэлектронные средства отображения информации.

2.2.Произвести расчет h - параметров биполярного транзистора и определить номиналы элементов усилительного каскада. Выбор типа расчета определяется по варианту из

2.2.1.Привести ВАХ (входную и выходную) биполярного транзистора, выбранного в соответствии с вариантом задания по табл. 1. Используя ВАХ, определить h – параметры для схемы включения с общим эмиттером.

2.2.2.Рассчитать номиналы элементов и основные характеристики усилительного каскада звуковой частоты на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, составить принципиальную схему, аналогичную приведенной на рисунке, с указанием номиналов элементов. Рекомендуется воспользоваться расчетным методом, изложенным ниже.

Усилитель – это устройство, преобразующее сигнал малой мощности в сигнал большей мощности за счёт энергии источника питания.

Усилительный каскад – это минимальный функциональный блок, обеспечивающий усиление сигнала. Обычно в его состав входят один или несколько усилительных элементов, цепи обратной связи, элементы обеспечивающие режим по постоянному току, и т. д.

6

Важнейшей величиной, характеризующей усилительный каскад, является коэффициент усиления, равный отношению уровня выходного сигнала к уровню входного. Различают три коэффициента усиления – коэффициент усиления по напряжению, току и мощности:

Рис. Принципиальная схема усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером

Порядок расчёта транзисторного каскада

Исходными данными для расчета транзисторного каскада усиления служат:

1.Напряжение питания усилителя Uп.

2.Сопротивление нагрузки каскада Rн.

3.Тип и вид транзистора (так, для биполярных транзисторов pnp и npnтипа будут отличаться направления

токов, а также полярности источника питания). Для

7

выбранного транзистора перед началом расчета необходимо задаться следующими характеристиками:

4)Максимальная рассеиваемая мощность Pmax,

5)Коэффициент передачи по току h21 (определяется в п.

2.1).

Расчет начинается с определения предельно допустимой статической мощности, рассеиваемой транзистором в режиме покоя (т.е. при отсутствии входного сигнала) Обычно ее выбирают на уровне 80 процентов от максимальной рассеиваемой мощности, указанной в справочнике. Тогда можно записать

Pп =0,8Pmax.

Напряжение, соответствующее положению рабочей точки в режиме покоя (падение напряжения на транзисторе в режиме покоя) определяют обычно из условия половины напряжения источника питания:

Uкэ0 = Uп / 2.

Ток коллектора в статическом режиме:

Как уже было сказано выше, в выходной цепи транзистора в режиме покоя половина напряжения питания падает на транзисторе VT1 (Uкэ0). Вторая половина напряжения питания, следовательно, будет приводить к падению напряжения на последовательно соединенных резисторах Rк и Rэ. Поскольку нам известен ток Iк0, можно определить суммарное сопротивление этих резисторов:

Rк + Rэ=(Uкэ0)/Iк0.

Для уменьшения воздействия на нагрузочную характеристику падение напряжения на Rэ выбирается равным

8

RэIэ= (0,1. . .0,3)Uп,

что равносильно выбору

Rэ = (0,05. . .0,15)Rк.

Для дальнейших расчетов примем Rк=10Rэ. При выборе номиналов Rк и Rэ необходимо принимать ближайшие значения в ряду номиналов (табл. 2).

Для нейтрализации воздействия Rэ на выходной сигнал параллельно ему ставится шунтирующий конденсатор Cэ, что приводит к тому, что переменная составляющая сигнала практически без потерь проходит через конденсатор (т. к. сопротивление конденсатора с ростом частоты резко уменьшается).

Для того, чтобы конденсатор Cэ осуществлял шунтирование резистора Rэ, необходимо, чтобы емкостное сопротивление Xсэ конденсатора было значительно ниже Rэ на всём диапазоне частот, на которых работает усилительный каскад. Величина емкостного сопротивления обратно пропорциональна частоте и с ростом частоты уменьшается. Следовательно, при определении величины ёмкости Cэ необходимо ориентироваться на наименьшую рабочую частоту каскада fн, которая для усилителя звуковой частоты составляет 20Гц. Обычно достаточно, чтобы сопротивление Xсэ на fн было в5. . .10 раз меньше Rэ, т.е.:

Rэ= (5. . .10) Xсэ.

Следовательно, емкость Сэ можно определить следующим

9