Реферат: Расчет дифференциального каскада с транзисторным источником тока

Коэффициент усиления по напряжению дифференциального каскада при холостом ходе определяется как отношение разности выходных напряжений к разности входных:

K_U = (U_ВЫХ1 - U_ВЫХ2 )/( U_ВХ1 - U_ВХ2 )

Расчёт принципиальной электрической схемы по постоянному току.

Напряжение питания каскада Е_п 6 В (выбор Е_п обосновывается позже).

Изменение входного переменного тока каскада I_вх 20 мкА

Преобразовывать принципиальную электрическую схему резисторного каскада не нужно т.к. все элементы влияют на режим работы по постоянному току.

Так как каскад дифференциальный, то его можно разделить на две части:

Каскад 2 будет зеркальным отображением каскада 1 поэтому достаточно рассчитать каскад 1, но с учётом того, что на коллектор VT2 поступает удвоенный ток эмиттера VT1.

Выбираем тип транзистора VT1. Для нормального режима работы транзистора необходимо выполнение условий:

U_{кэ макс} > Е_п

I_б = (1,5…2) I_вх

Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы при изменении входного тока транзистор не входил в режим запирания.

P_{к макс} > P_к0

Где U_{кэ макс} – максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

I_б – ток базы в отсутствии сигнала;

P_{к макс} – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

P_к0 – мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в рабочей точке.

Этим условиям соответствует транзистор ГТ310А со следующими параметрами:

U_{кэ макс} = 10 В

6 В < 10 В

P_{к макс} =20 мВт

( все условия проверяются позже).

Входная и выходная статистические характеристики транзистора ГТ310А приведены на рис. 1. На семействе выходных статистических характеристик проводим линии U_{кэ макс} , I_{к макс} и P_{к макс} , ограничивающие область нормальной работы транзистора.

Определяем величину тока базы (с учётом того, чтобы при изменении входного сигнала транзистор не попадал в режим отсечки)

I_б = 2∙│I_вх │ = 40 мкА

Для определения положения рабочей точки на семействе выходных статистических характеристик нужно задать U_кэ01 . Разумно брать U_кэ01 минимальным т.к. тогда затраты на работу усилителя минимальны. Т.к. брать U_кэ01 < 1 В бессмысленно, при таком напряжении транзистор находится в нестабильной области, а мы ещё и имеем изменение входного тока. Поэтому возьмём U_кэ01 равным 2 В.

U_кэ01 = 2 В

Iк ’

	Iк0
Uк ’
	Uк0

Тогда

I_к01 = 1,9 мА I_э1 = I_к01 + I_б1 = 1,9 мА + 0,08 мА = 1,98 мА

Ток коллектора транзистора VT2 (рис. 2) будет равен удвоенному току эмиттера VT1.

I_к2 = 2∙I_э1 = 2·1,98 мА = 3,96 мА

Рис. 2

Iк0

Uк0

Напряжение между эмиттером и землёй транзистора VT1 рекомендовано считать (0,3…0,4) Е_пт (см [6], ст 10). Возьмём его равным 0,4 Е_пт .

Теперь следует выбрать Е_п . Оно должно быть как можно меньше, чтобы не рассевалась лишняя мощность. Минимальное подходящее стандартное Е_п =6В т.к. если взять Е_п =5 В то 5·0,4 = 2 В и падение напряжения на резисторе R₄ равно нулю т.к. 0,4·Еп - Uкэ02 = 2 В – 2 В = 0 В

U_эз = 6∙0,4 = 2,4 В

Тогда точка на прямой U_кэ (рис. 1) будет равна падению напряжения на VT1 и R3 , а так как мы знаем U_эз то:

U_к1 ^’ = Е_п – U_эз = 6 В – 2,4 В = 3,6 В