Курсовая работа: Электронные цепи и микросхемотехника

Выберем биполярный транзистор: это должен быть транзистор с U_КЭ > 24В, большой мощности. Например, транзистор 2N2270: U_КЭ0 = 45В, Р_tot = 1 Вт, I_{К max} = 1A, h_21Э = 50…200.

Определим эквивалентные параметры транзистора VT3:

I_Снач . При этом U_{ЗИ. VT 3} = 0. Предположим, что транзистор VT2 находится в активном режиме, тогда U_{БЭ. VT 1} = 0.7В (кремниевый транзистор), тогда напряжение U_{ЗИ. VT 2} = - 0.7B, определим ток стока VT1 при этом напряжении:

Выберем сопротивление R1 таким образом, чтобы через него текла примерно 10-я часть тока стока транзистора VT1, R1 = 1.1кОм, тогда ток коллектора транзистора VT2:

, I_{Снач VT 3} = 0.253А.

Рис.1.2

Напряжение U_{ЗИотс VT 1} = U_{ЗИотс VT 3} = - 4.1B, крутизну транзистора VT3 для любого напряжения U_ЗИ можно определить как S_{VT 3} = S_{VT 1} ·(h_21Э + 1). Из этой формулы видно, что полученная эквивалентная схема на транзисторе VT3 будет обладать большей крутизной, чем один полевой транзистор и, следовательно, большим усилением.

Определив параметры транзистора VT3 можно перейти к расчёту схемы Рис.1.1.

Так, как амплитуда входного сигнала 1В, то выберем U_ЗИ = - 2В, определим ток стока при этом напряжении:

.

Эквивалентный транзистор VT3 работает в режиме А. Необходимое смещение обеспечивается за счёт падения напряжения на резисторе R_И :

Из стандартного ряда Е24 выбираем R_И = 30Ом. Для обеспечения оптимального режима работы каскада потенциал стока примем равным половине напряжения питания, откуда определим сопротивление R_C :

Из стандартного ряда Е24 выбираем R_C = 180Ом. Ток затвора транзистора VT3 равен току затвора транзистора VT1 I_З = 0.1нA, поэтому для обеспечения входного сопротивления 10МОм, можем выбрать резистор R_З = 10МОм (при этом потенциал затвора изменится на незначительную величину). Конденсаторы выберем из условия:

ω_Н – наименьшая частота. С₁ >> 0.8нФ, С₁ >> 0.16мкФ. Выберем С₁ = 0,1мкФ, С₂ =10мкФ.

Определим коэффициент усиления, обеспечиваемый данной схемой. Коэффициент усиления определяется как , где - изменение выходного напряжения, снимаемого со стока транзистора VT1. Так как сопротивление нагрузки на порядок выше сопротивления в цепи стока то можно считать что практически весь ток стока протекает через резистор R_C , поэтому:, - изменение входного напряжения (напряжения генератора), так как сопротивление R_З на порядок выше сопротивления R_i то можно считать, что , где - напряжение между затвором и точкой нулевого потенциала. Имеем:

Определим значение крутизны при U_ЗИ =-2B:

Подставляя значение крутизны в выражение для коэффициента усиления, получим: К = 3.93.

Произведём моделирование разработанного УНЧ в программе OrCAD. Модель УНЧ в OrCADизображена на Рис.1.3

Рис.1.3 Модель УНЧ в OrCAD

В результате моделирования выяснилось, что коэффициент усиления получается 4,1, что близко к рассчитанному значению.