MINISTERUL AGRICULTURII România
instituție de învățământ de stat federal de învățământ superior
„Kursk Stat Academia Agricolă numit după profesor al II-lea Ivanov "
Departamentul de Inginerie Electrică și MF
privind disciplina „General Inginerie Electrică și Electronică“
în specialitatea 110302 - „Electrificarea și automatizarea agriculturii“
pe subiect: Tensiune de alimentare tranzistor bipolar
Un student al departamentului de corespondență
3 cursuri de 4 grupuri
Este necesar să se calculeze parametrii componentelor circuitului (rezistența rezistențe și condensatori) superioare de frecvență limita de tensiunile fb constructelor și curenți în diagrama diferitelor conexiuni de circuit (intrare în circuitele de bază și colector ale sarcinii).
1. Descrierea circuitului cascadă
Amplificatorul este construit de comun-emitor. Fig. 1 este o diagramă a amplificatorului de tip tranzistor n-p-n. Modul static (punctul staționar) este dată de un divizor de tensiune de bază R1, R2 și rs totală rezistență Ros și rezistențe în circuit emițător, care asigură stabilizarea termică curent colector Quiescent datorită feedback-ului negativ (OS) DC. Datorită circuitului de feedback negativ din Fig. 1 are o mare stabilitate a punctului de repaus și modificarea parametrilor tranzistorului (coeficient în principal h21e) mod static rămâne în mod substanțial neschimbată. R rezistor șuntată condensator Ce este capacitatea suficient de mare pentru a elimina efectul acestui rezistor la curent alternativ. Un alt element este un rezistor Ros DUS nu numai DC, dar și cuplat AC, care reduce câștigul la o valoare predeterminată, îmbunătățirea stabilității parametrilor etapei amplificator.
Fig. 1 - Schema unui amplificator cu o singură treaptă, cu cuplaj capacitiv la un tranzistor bipolar cu un emițător comun
condensatori de cuplare C1 și C2 se efectuează pentru decuplare DC și amplificator de intrare AC în circuitele de conectare la sursa de semnal și sarcina la ieșirea amplificatorului. cupluri Condensatorul C1 circuitul de bază cu sursa de semnal de curent alternativ și în același timp izolează etapa de intrare DC. Condensatorul C2 are aceeași funcție în ceea ce privește etapa de ieșire și sarcina. Atât condensator trebuie să aibă o impedanță suficient de scăzută la frecvența semnalului.
2. Calcularea etapei DC
Tensiune Ue.o - cădere totală de tensiune pe cele două rezistențe și rs Roc în circuitul emițător, în modul de repaus poate fi setat egal cu 10% din tensiunea de alimentare Ui.p. descoperim
Porțiunea rămasă (90%) de tensiune de alimentare Ui.p notată Ek.
Voltage Ek este distribuit în două zone: rezistor Rk și tranzistorul Uke. în funcție de curentul de colector Ik tensiune uke:
Uke = Ec - Ik · Rk, (1)
Formula (1) este ecuația liniilor de încărcare statice (Figura 2). Într-o stare statică (în repaus), punctul de funcționare se caracterizează printr-un repaus Ik.o curent de colector și colector-emițător de tensiune Uke.o. Quiescent odihnă punctul O este situat pe linia de încărcare statică.
La rândul său, Ik.o curent colector Quiescent depinde de curentul de bază al tranzistorului în funcție de caracteristicile de ieșire ecuația:
Ik = Ib + h21e · h22e Uke.
Prin urmare, pentru a instala un mod static la punctul O. trebuie să setați baza corespunzătoare curent restul Ib.o, astfel încât punctul O intersectează ieșire sarcină linie statică linie caracteristică și pentru baza curentului Ib = Ib.o.
Rezistor divizor R1, R2 la circuitul de bază asigură baza Ib.o Quiescent curent care determină un punct dorit de repaus (Ik.o; Uke.o) în modul static.
Fig. 2 - liniile de încărcare statice și dinamice graficelor
Pentru o componentă variabilă colector curent (semnal .. Ie) Reactanța de condensatorul C2 este mic și astfel rezistența de sarcină și colectorul conectat în paralel: Rk.n Rc = Rd ||.
Oscilatiile curentului de colector și linia de încărcare dinamică de tensiune colector asociat. care trece prin punctul de repaus O la un unghi mare față de axa Uke decât static:
Uke = Ek.ekv - Ik · Rk.n, (2)
în care sursa de tensiune echivalentă
Linii statice și dinamice de încărcare prezentate în Fig. 2.
La proiectarea de rezistență Rc luare ≈ valoare standard, · Rd și Rc este selectat 2,5, fiind ghidat în apropierea E24 (Tabelul 2).
Tabelul 1 - Valorile rezistenței nominale tipice
Acceptă Rk = 2,5 × RL (k) și selectați valoarea standard de Rk.
Am găsit o rezistență de sarcină echivalentă în circuitul colector
Rk.n Rc = Rd = || (k).
Poziția de repaus a punctului (Ik.o; Uke.o) asupra sarcinii statice pentru a determina care este linia metoda grafica analitică, având caracteristicile de ieșire grafice. Pentru a oferi termeni simetrice pentru jumătăți de valuri pozitive și negative ale oscilațiilor tensiunii de ieșire punctul de repaus (Ik.o; Uke.o) ar trebui să fie alese în mijlocul porțiunii active a liniei de încărcare dinamică. Din experienta putem recomanda o valoare Uke.o egală cu a patra parte a Ek. alegere
După aceea, vom calcula colectorul de curent Ik.o în repaus
și din ecuația caracteristicilor actuale de ieșire ale bazei de odihnă într-un punct de repaus Ib.o
Am găsit FME sursă echivalentă
Calculăm rezistență R1 și R2. separator de bază R1, R2 trebuie să furnizeze potențialul de bază necesare în modul de repaus
și baza de curent Quiescent
Există un număr nelimitat de perechi de valori R1 și R2, care îndeplinesc condițiile de mai sus. Pentru confesiunile mari aceste rezistențe mai puțin influență asupra impedanta de intrare rezistor compas de cascada, dar sub punctul de stabilitate de odihnă. Pentru valori mici ale respectivului stabilitate rezistențe în cascadă este îmbunătățită, dar efectul creșterii rezistori de șunt R1 și R2 la circuitul de intrare. Pentru a fi specifice, puteți alege o condiție de compromis:
I2 curent = 5 · Ib.o. Apoi curentul I1 = 6 · Ib.o.
Se calculează curenții din splitter de bază:
Acum, folosind valorile curenților I1 și I2, putem calcula rezistența:
după care valorile obținute rotunjită la cele mai apropiate culte standard.
Rezistența totală a rezistențelor în circuitul emițător este egal cu
3. Calcularea cascadă de gama medie de curent alternativ
Câștigul etapei amplificator de tensiune la frecvență intermediară este egală cu
în care - rezistența de intrare a tranzistorului.
Fără rezistor ROC în emițător de circuit = h11e și să câștige cât mai mult posibil. Rezistor Ros mărește rezistența de intrare a tranzistorului:
Rvh.tr.os h11e + = (+ 1 h21e) Ros
și reduce câștigul. Cantitatea Ros selectați în baza câștigului predeterminat.
impedanța de intrare a tranzistorului fără protecție a mediului depinde de curentul de sarcină de bază:
unde = 26 mV = 0,026 V - "capacitate termică" (parametrul semiconductor).
Am găsit o rezistență de intrare a tranzistorului fără feedback-ul (k).
Se determină impedanța de intrare necesară de tranzistor NFB cu:
Se calculează rezistența rezistorului ROC în emițător:
și să conducă la un standard de par.
Rs = (RS + Ros) - Ros (k).
Rotunjirea rezistență RS la un standard de evaluare.
4. etapa de calcul în frecvență joasă
La frecvențe joase (LF) amplificarea etapei este redusă datorită influenței condensatoarelor de cuplare C1 și C2 și o Ce șunt condensator:
unde - constanta de timp a amplificatorului în bas.
Mai joasă frecvență de limitare la care câștigul scade în timp, este
Acesta este determinat de constantele de timp ale celor trei circuite în care condensatoare sunt menționate mai sus:
Aici, constanta de timp a circuitului de intrare
în care Ri - rezistența etapei de intrare cu influența divizorului subiacente
Rvh.tr.os Ri = || R1 || R2;
constanta de timp a circuitului de ieșire
constanta de timp a circuitului emițător
Pornind de la o frecvență mai mică fn predeterminată a amplificatorului, vom determina cantitatea de timp dorită τn constantă (în milisecunde):
Definim TN1 valoare, TH2 și tn3. Este recomandabil să luați constantele de timp ale tuturor celor trei lanțuri de aceeași:
TN1 = TH2 = tn.e = 3TN (ms).
Se calculează impedanța de intrare a amplificatorului:
și pentru a găsi C1 Capacitate:
C1 rotunjite la cel mai apropiat standard de evaluare.
Găsiți C2 capacitate:
C2 rotunjite la cel mai apropiat de rating Standard.
Găsim capacitate Ce:
Se rotunjește până la cel mai apropiat de rating Standard.
Tabel valori standard capacitate nominală
Odată cu creșterea frecvenței scade, de asemenea, câștigul în comparație cu domeniul de frecvență medie:
unde ti - constanta de timp a amplificatorului în înaltă frecvență (HF).
Reducerea câștigul de la RF din cauza a doi factori:
scădere diferențială modulul coeficientului de transfer curent comparativ cu h21E;
influența capacitatea de ieșire a tranzistorului și capacitatea de încărcare Svyh CH manevră ieșirea circuitului amplificator.
De aceea, ti este determinat, și proprietățile de frecvență ale tranzistorului (considerând DUS) și parazitare capacitances. Când o capacitate de încărcare mare este cauza principală blocarea a caracteristicii de frecvență a amplificatorului la frecvențe înalte.
Noi determina constanta de timp a amplificatorului la frecvențe înalte
și găsi amplificator FB frecvență superioară în care câștigul scade în timp, în comparație cu regiunea frecvenței medie:
6. construcția diagramelor de tensiuni și curenți
Noi construim în Uke coordonate; Ik (Fig. 3) dinamică linie de încărcare. care face legătura între variațiile de tensiune colector-emitor cu oscilații curent de colector
Uke = Ek.ekv - Ik · Rk.n
și caracteristicile de ieșire corespunzătoare unei baze de curent de repaus
Ik = h21e · Ib.o + h22e · Uke.
odihnă punctul O este situat la intersecția acestor linii.
Alegerea fluctuațiilor de curent de amplitudine de bază Ib.m.
Noi construim două grafice ale caracteristicilor de ieșire pentru curentul de bază minim
Ib.min = Ib.o - Ib.m
iar curentul maxim de bază
Ib.max = Ib.o + Ib.m
Se determină sarcina dinamică pe coordonatele linie grafic al punctelor A, G și V. Găsirea pe acest colector grafic amplitudinea curent și amplitudinea tensiunii de componenta alternativă la colector: Ik.m și Uke.m = Uvyh.m.
Se calculează tensiunea de intrare și amplitudinea componentei alternativ de tensiune de bază-emitor
Uvh.m = Ib.m · Rvh.tr.os;
Prin liniile de încărcare dinamice și diagrame determină valoarea Uvyh.m amplitudine a tensiunii de ieșire, vom calcula câștigul
și compara cu o valoare predeterminată Ku.
Zugrăvi diagramele de sincronizare:
Tensiunea de intrare Uin cascadă (t) (cu o componentă DC zero);
tensiune pe Ube emitor (t) (cu polaritatea și magnitudinea componentei constante Ube.o);
curent de bază și colector de curent (curent pentru orice tip de tranzistor considerate ca fiind pozitiv);
tensiunea colector-emitor (considerând polaritatea și magnitudinea componentei constante Uke.o);
tensiunea de ieșire în întreaga sarcină.
Se determină sarcina dinamică pe coordonatele grafic liniar de la punctele 1, O și 2. Găsiți pe acest colector grafic amplitudinea curentului și amplitudinea componenta alternativă a tensiunii la colector:
Ik.m = 0,6 mA; Uke.m = Uvyh.m = 0,9 V.
Este o diagramă de timp a tensiunii de intrare Uin cascada (t), tensiunea pe Ube emitor (t), baza de curent și curentul de colector, tensiunea colector-emitor și tensiunea de ieșire la sarcină.