На основании исходных данных провести расчет усилительного каскада, на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером.
Представить описание принципа действия усилительного каскада с описанием назначения отдельных элементов схемы. Величина тока коллектора Ik выбирается в пределах 1-3 мА. Сопротивление нагрузки усилительного каскада Rн=4-5R4.
При выполнении схемы конкретного усилительного каскада необходимо учитывать тип транзистора (p-n-р или n-p-n).
Тип транзистора - КТ342А, h11э=4000 Ом, h12э=5∙10-3, h21э=200, h22э=0,5∙10-6 Ом-1, R4=5,1 кОм, Uэ=2 В, fн=30 Гц.
Решение
КТ342А - универсальный, структуры n-p-n.
1. Определяем падение напряжения на коллекторном резисторе в состоянии покоя:
Ukн=IkR4=2∙10-3∙5,1=10,2 мВ.
В условии задачи Ik рекомендуется брать в пределах 1÷3 мА, пусть Ik=2 мА.
2. Рассчитываем ток базы транзистора в состоянии покоя:
Iб=Ikh12э=2∙10-35∙10-3=0,4 А.
3. Определяем ток, протекающий по резисторам базового делителя:
Iд=5Iб=5∙0,4=2 А.
4. Рассчитываем требуемое напряжение питания усилительного каскада:
Ek=Ukэ+Ukн+Uэ
предварительно, посчитав падение напряжения на коллекторном резисторе при холостом ходе на входе:
h22э=IkUkэ⇒Ukэ=Ikh22э=2∙10-30,5∙10-6=4000 В.
Ek=4000+10,2∙10-3+2≈4 кВ.
5. Определяем падение напряжения на резисторе R2, принимая значение Uбэ= 0,6 В:
U2=Uэ+Uбэ=2+0,6=2,6 В.6. Определяем падение напряжения на резисторе R1, как разность напряжений питания Ek и падения напряжения на резисторе R2:
U1=Ek-U2=4002-2,6=3999,4 В.
7
. Рассчитываем сопротивление резистора R2:
R2=U2Iд=2,62=1,3 Ом.
8. Рассчитываем сопротивление резистора R1:
R1=U1Iд+Iб=3999,4 2+0,4≈1666,4 Ом.
9. Находим входное сопротивление схемы Rвх, как эквивалентное сопротивление трех параллельно включенных резисторов R1, R2, h11э:
1Rвх=1R1+1R2+1h11э=11666,4+11,3+14000≈0,770 См⇒
Rвх=10,770≈1,3 Ом.
10. Принимаем сопротивление нагрузки каскада:
Rн=4-5R4≈4,5∙5,1=22,95 кОм.
11. Рассчитываем сопротивление эмиттерного резистора:
R3=UэIк+Iб=20,002+0,4≈4,975 Ом.
12.Проводим расчет величины емкости шунтирующего конденсатора в эмиттерной цепи:
C3=12πfнrэ,
где rэ=2h12эh22э.
C3=h22э4πfнh12э=0,5∙10-64∙3,14∙30∙5∙10-3≈6,6∙10-8=66 пФ.
13. Определяем емкость разделительного конденсатора на входе усилительного каскада:
Cр1=1fнRвх=130∙1,3≈25,6 мФ.
14. Определяем емкость разделительного конденсатора на выходе усилительного каскада:
Cр2=1fнRн=130∙22950≈1,5 мкФ.
15