Курсовая работа: Усилитель напряжения на биполярном транзисторе

Выполнил:

Студент заочного отделения

Инженерного факультета

3 курса 4 группы

Кононов Г.Г.

Проверил:

Кандидат технических наук,

доцент

Иванов В.И.

Курск 2009

Исходные данные для проектирования

Вариант 13

Тип транзистора n-p-n

Параметры транзистора:
Напряжение база-эмиттер	Uбэ.о	= 0,6 B
Дифференциальный коэффициент передачи тока базы (β)	h21э	= 45
Выходная проводимость в схеме с общим эмиттером	h22э	= 0.04 мСм
Другие параметры:
Напряжение источника питания	Uи.п	= 15В
Сопротивление нагрузки	Rн	= 2 кОм
Емкость нагрузки	Cн	= 545 пФ
Нижняя граничная частота усилителя	fн	= 60 Гц
Коэффициент усиления (на средних частотах)	Ku	= 12

Необходимо рассчитать параметры компонентов схемы (сопротивления всех резисторов и емкости конденсаторов), верхнюю граничную частоту f_в , построить диаграммы напряжений и токов в различных цепях схемы (на входе, в цепях базы и коллектора, на нагрузке).

1. Описание схемы каскада

Усилитель построен по схеме с общим эмиттером. На рис. 1 показана схема усилителя на транзисторе типа n-p-n. Статический режим (точка покоя) задается базовым делителем напряжения R₁ , R₂ и суммарнымсопротивлением резисторовR_ос и R_э в эмиттерной цепи, которые обеспечивают термостабилизацию тока коллектора покоя за счет отрицательной обратной связи (ОС) по постоянному току. Благодаря отрицательной ОС схема рис. 1 имеет высокую стабильность точки покоя и при изменении параметров транзистора (в первую очередь, коэффициента h_21э ) статический режим практически остается неизменным. РезисторR_э зашунтирован конденсаторомС_э достаточно большой емкости для устранения влияния этого резистора на переменном токе. Другой резисторR_ос является элементом ООС не только по постоянному, но и по переменному току, которая снижает коэффициент усиления до заданного значения, улучшая стабильность параметров усилительного каскада.

Рис. 1 - Схема однокаскадного усилителя с емкостной связью на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Разделительные конденсаторы С₁ и С₂ осуществляют развязку по постоянному и переменному току в цепях связи входа усилителя с источником сигнала и нагрузки с выходом усилителя. Конденсатор С₁ соединяет цепь базы с источником сигнала по переменному току и в то же время изолирует вход каскада по постоянному току. Конденсатор С₂ выполняет такую же функцию по отношению к выходу каскада и нагрузке. Оба конденсатора должны иметь достаточно малое сопротивление на частоте сигнала.

2. Расчет каскада по постоянному току

Напряжение U_э.о – суммарное падение напряжения на двух резисторах R_oc и R_э в цепи эмиттера, в режиме покоя можно принять равным 10% от напряжения источника питания U_и.п . Находим

U_э.о = 0,1· U_и.п (В).

Остальную часть (90%) напряжения питания U_и.п обозначим E_к .

E_к = 0,9· U_и.п (В).

Напряжение E_к распределяется на двух участках: на резисторе R_к и на транзисторе U_кэ . Напряжение U_кэ зависит от тока коллектора I_к :

U_кэ = E_к – I_к ·R_к , (1)

Формула (1) называется уравнением статической линии нагрузки (рис.2). В статическом состоянии (в покое) рабочая точка характеризуется током коллектора покоя I_к.о и напряжением коллектор-эмиттер покоя U_кэ.о . Точка покоя О находится на статической линии нагрузки.

В свою очередь, ток коллектора покоя I_к.о зависит от тока базы согласно уравнению выходных характеристик транзистора:

I_к = h_21э ·I_б + h_22э ·U_кэ .

Следовательно, чтобы установить статический режим в точке О , нужно задать соответствующий ток базы покоя I_б.о , так чтобы в точке О пересеклись линии статической линии нагрузки и выходной характеристики для тока базы I_б = I_б.о .

Резисторный делитель R₁ , R₂ в цепи базы обеспечивает ток базы покоя I_б.о , который задает требуемую точку покоя (I_к.о ; U_кэ.о ) в статическом режиме.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--