- •2.1 Принципиальная схема каскада усилителя переменных сигналов на транзисторе, выбор рабочей точки и расчет параметров каскада для исходного статического режима
- •Расчёт схемы в рабочем диапазоне частот.
- •2.3 Расчёт схемы в области нижних частот
- •2.4 Расчёт схемы в области высоких частот.
- •2.5 Амплитудно-частотная характеристика схемы
- •2.6 Фазочастотная характеристика схемы
- •2.7 Поступление на вход схемы последовательности прямоугольных импульсов
- •2.8 Нахождение переходной характеристики схемы h(t)
- •2.9 Получение переходной характеристики схемы h(t)
- •2.10 Построение временной диаграммы работы схемы.
- •2.11 Расчет блока питания для рассмотренного каскада схемы
Введение
Целью курсовой работы является приобретение знаний методов расчёта пассивных электрических цепей при различных воздействиях, получение навыков выбора элементов усилительных каскадов в режиме переменного сигнала, а также получение знаний и умений по оформлению конструкторской документации текстового характера и чертежей электрических схем.
Курсовая работа состоит из двух частей. Первая часть работы посвящена исследованию прохождения сигналов через линейные цепи. Вторая часть – расчёту одиночного каскада на полевом транзисторе с соответствующим каскаду блоком питания.
В соответствии с первым заданием осуществляется расчёт линейной пассивной электрической цепи операторным методом, определение её схемных функций, расчёт частотных и временных характеристик и построение временной диаграммы работы цепи при известной форме входного сигнала.
В соответствии со вторым заданием производится расчет каскада на полевом транзисторе КП350В, включенного по схеме с общим истоком. В процессе выполнения задания осуществляется выбор элементов принципиальной схемы усилительного каскада переменного тока для обеспечения как статического режима, так и режима передачи сигналов в рабочем диапазоне частот, рассчитываются основные частотные и временные характеристики схемы, строится временная диаграмма работы усилительного звена при передаче последовательности прямоугольных импульсов. Для рассматриваемой во втором задании схемы усилительного каскада разрабатывается блок питания.
Задание 2. Расчет одиночного каскада с ОИ на полевом транзисторе КП350В с блоком питания
-
Представить схему одиночного каскада на транзисторе заданного типа. Определить параметры схемы в рабочем диапазоне частот (на средних частотах): входное и выходное сопротивления Rвх и Rвых, коэффициенты передачи по току KI, напряжению KU и мощности KP. Найти верхнюю граничную частоту работы схемы (fв гр), на которой коэффициент передачи по напряжению уменьшается в раз. Рассчитать логарифмическую амплитудно-частотную характеристику (ЛАЧХ) и фазочастотную характеристику схемы.
-
Рассчитать блок питания для рассмотренного каскада усиления, обеспечивающий пульсации постоянного напряжения не более 0,1%.
Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 – исходные данные
Тип транзистора |
Схема включения |
Класс усиления |
fн, Гц |
Rн, кОм |
Rг, кОм |
КП350В |
ОИ |
А |
60 |
2 |
10 |
2.1 Принципиальная схема каскада усилителя переменных сигналов на транзисторе, выбор рабочей точки и расчет параметров каскада для исходного статического режима
Транзистор КП350B –это кремниевый транзистор с двумя изолированными затворами и со встроенным каналом n–типа. Предназначен для работы в приемно-усилительной и другой аппаратуре.
Рисунок 2.1 –Принципиальная схема транзистора КП350В
Наименование |
Значение |
Входная емкость Сзи, пФ |
3,5 |
Проходная емкость Cзс, пФ |
0,05 |
Выходная емкость Cси, пФ |
3,2 |
Напряжение сток-исток Uси мах, В |
15 |
Ток стока Iс мах, мА |
30 |
Температура окружающей среды Т, °С |
-45°…+85° |
Таблица 2.2 – характеристики транзистора КП350В
Выходная BAХ указанного транзистора КП350В приведена на рисунке 2.2. Построим нагрузочную прямую и выберем рабочую точку.
Рисунок 2.2-Выходная BAХ транзистора
Координаты выбранной рабочей точки, выбранной по классу усиления В:
Ес0,8* Uси мах 0,8* 15 = 12 В;
Iс0,8* ICмах 0,8*30*10-3 = 24 мА
Выберем Ес=10 В, Iс=20 мА, тогда
Iс0= 7,7 мА;
Uз10= 1 В;
Uз20= 6 В;
Ucи0= 6 В;
Теперь подберем номиналы резисторов:
(2.1)
(2.2)
(2.3)
(2.4)
(2.5)
Подставим выражение 2.2 и выражения 2.4-2.5 в 2.1
(2.6)
(2.6)
Из предыдущих выражений выразим R6 и
(2.7)
(2.8)
Подставим известные данные в выражения (2.7) и (2.8) и возьмем R1=4 МОм и R2=1МОм, получаем:
R6=129,87 Ом из стандартного ряда Е192, R6=130 Ом
=0,7 , тогда возьмем R3=0,4 МОм , R4=1 МОм
Из (2.3) выразим R5
(2.9)
Подставим известные данные в (2.9)
R5=370 Ом
Тем самым, мы обеспечили статический режим работы УК.
-
Расчёт схемы в рабочем диапазоне частот.
В области средних частот внешние емкости С1 С2 и C3 будем предполагать бесконечно большими и паразитные емкости Сзи, Сзс, Сси - равными нулю. Тогда малосигнальные эквивалентные схемы каскадов в области средних частот будут иметь вид, показанный на рис. 2.3
Рисунок 2.3- эквивалентная схема для средних частот
Обозначим R0 = R5 Rн
Ом
Полевой транзистор характеризуют следующие параметры:
-
Внутреннее (выходное) сопротивление – сопротивление транзистора между стоком и истоком:
при Uзи=const (2.10)
-
Крутизна характеристики:
при Uси=const (2.11)
-
Коэффициент передачи:
10*103*0,2*10-3=2 (2.12)
-
Коэффициент передачи по напряжению:
(2.13)
Здесь знак “минус” означает, что каскад инвертирует сигнал.
-
Коэффициент передачи по току
(2.14)
-
Коэффициент передачи по мощности
(2.15)
-
Входное сопротивление:
(2.16)
-
Выходное сопротивление:
(2.17)