Электроника и схемотехника Тема: Расчет усилительного каскада на транзисторе по

схеме с общим эмиттером.

Для схемы усилительного каскада с общим эмиттером, представленной на рисунке

ниже, определить основные параметры усилителя при следующих значениях номиналов элементов схемы: транзистор КТ375Б, входные и выходные характеристики которого представлены ниже; источник питания усилительного каскада EK = 20 В; сопротивление в цепи коллектора Rк=400 Ом; амплитуда входного синусоидального сигнала низкой частоты, подлежащего усилению Umвх = 10 мВ.

Упрощенная эквивалентная электрическая схема кас-када с общим эмиттером для области средних частот.

на входных и выходных характеристиках транзистора.
2. h – параметры транзистора

в районе рабочей точки.
3. Входное сопротивление усилительного каскада, RВХ.
4. Выходное сопротивление усилительного каскада, RВЫХ.
5. Коэффициент усиления каскада по напряжению, KU.
6. Коэффициент усиления каскада по току, KI.
7. Коэффициент усиления каскада по мощности, KP.
8. Величина выходного напряжения усилительного каскада.

2. Расчет параметров.

1. Режим покоя усилительного каскада, при котором UВХ = 0, определяет положение рабочей точки на семействе входных и выходных характеристик. Положение рабочей точки (точка А) определяется значениями сопротивлений базовых резисторов R1, R2, коллекторного резистора RK при заданном значении напряжения питания ЕК.

Сопротивление Rк=400 Ом. Учтем то, что по второму закону Кирхгофа

для выходной цепи в режиме покоя имеем:


где UКЭ - напряжение между коллектором и эмиттером в режиме покоя.
Данное уравнение изображается на выходной статической характеристике транзистора в виде прямой линии (линии нагрузки), построение которой проходит путем нахождения двух характерных точек: в режиме холостого хода, когда IК = 0, имеем UКЭ = EК; и в режиме короткого замыкания - UКЭ = 0, имеем IК = EК/RК.

0, имеем UКЭ = EК= 20 В; и в режиме

короткого замыкания - UКЭ = 0, имеем IК = EК/RК = 20/400 = 0,05 А = 50 mА. Проведем линию нагрузки.

Линия нагрузки на выходных статических характеристиках

Если мы зададим на оси Uкэ значение 0,5 Ек

и проведем перпендикулярную линию до пересечения с линией нагрузки, то определим положение рабочей точки на выходных статических характеристиках.

Получается, что в рабочей точке линия нагрузки пересекается с

характеристикой IK = f(UКЭ), при IБ0 = 0,135 mА. Определим значение Iк в рабочей точке.

Получаем Iк= 25 мА, Uкэ=10В, при IБ0 = 0,135

mА.

точки на входных статических характеристиках получается при пересечении линии IБ0

= 0,135 mА, параллельной оси Uбэ, с характеристикой IБ = f(UБЭ), при Uкэ = 10 В. Определим в рабочей точке напряжение Uбэ.

рабочей точке Uбэ0=1,06В.

покоя напряжение смещения. Рассчитаем значения R1 и R2 по формулам:

электрических сигналов, свойства транзисторов определяются с помощью, так называемых, h

– параметров. Всего h – параметров четыре: h11, h12, h21 и h22. Они связывают входные и выходные токи и напряжения транзистора и определяются для схемы ОЭ,





по следующим выражениям:
h11э = ∆UВХ/∆IВХ = ∆UБЭ/∆IБ
при неизменном напряжении
UВЫХ = UКЭ = const.

∆ обозначает приращение соответствующей величины тока или напряжения.
h12э = ∆UВХ/∆UВЫХ

= ∆UБЭ/∆UКЭ при IБ = const.
Параметр h12э равен коэффициенту обратной связи по напряжению.
h21э = ∆IВЫХ/∆IВХ = ∆IК/∆IБ при UКЭ = const.
Параметр h21э равен коэффициенту передачи по току.
h22э = ∆IВЫХ/ ∆UВЫХ = ∆IК/∆UКЭ при IБ = const.
Параметр h22э равен выходной проводимости транзистора.

Значения h – параметров можно найти с помощью входных и выходных статических характеристик транзистора.

Параметры входной цепи h11 и h12 определяют по входным характеристикам транзистора.
Определим параметр h11э.
Для определения параметра h11 в рабочей точке задаем приращение тока базы ∆IБ при постоянном напряжении коллектора UКЭ = 10 В и находим получающееся, при этом, приращение напряжения базы ∆UБЭ. Тогда входное сопротивление транзистора равно:

= ∆UБЭ/∆IБ . Вычисляем.

= 294 Ом.

Определим параметр h12э.
При постоянном токе

базы IБ = 0,135 mА определяем приращение напряжения на базе ∆UБЭ и приращение напряжения на коллекторе ∆UКЭ.

напряжения базы ∆UБЭ= 0,085 В. Тогда коэффициент обратной связи по

напряжению равен
h12э = ∆UБЭ/∆UКЭ= 0,085 /10 = 0,0085.

транзистора. В районе рабочей точки А (IK0 = 25 mА

и UКЭ0 = 10 В) на выходной характеристике, при постоянном напряжении коллектора UКЭ= 10 В.
Определим параметр h21э.
Проводим через рабочую точку, на выходных характеристиках, линию постоянного Uкэ, до пересечения двух соседних выходных характеристик.
Берем приращение тока базы ∆IБ (по точкам пересечения двух соседних выходных характеристик) и определяем, получающееся при этом, приращение тока коллектора ∆IК.

Порядок определения приращений Iб и Iк

тока базы ∆IБ = 0,06 mА и определяем приращение тока

коллектора ∆IК = 12,6 mА. Тогда коэффициент передачи по току равен
h21э = ∆IК/∆IБ = 12,6 mА / 0,06 mА = 210.

Параметр h22э также определяют по выходным статическим характеристикам транзистора.

В районе рабочей точки А (IK0 = 25 mА и UКЭ0 = 10 В), на статической выходной характеристике, при постоянном токе базы IБ = 0,135 mА, задаем приращение коллекторного напряжения ∆UКЭ и находим приращение тока коллектора ∆IК.

напряжения ∆UКЭ = 4 В и получим приращение тока коллектора

∆IК = 0,6 mА. Тогда выходная проводимость транзистора равна
h22э = ∆IК/∆UКЭ = 0,6 mА /4 В = 0,15 мСм.

равно:



Упрощенная эквивалентная электрическая схема кас-када с общим эмиттером для

области средних частот.

равно:



Упрощенная эквивалентная электрическая схема кас-када с общим эмиттером для

области средних частот.

равен:

эмиттера, где IЭ0  IК0 – ток коллектора в рабочей

точке.

Усилительный каскад по схеме с ОЭ с цепью Rэ, Сэ.

3. Расчет параметров Rэ, Сэ.

– ток коллектора в рабочей точке, Ек=20В, получим:

Rэ  (0,1…0,2)Eк/IЭ0

= 0,120/0,025 = 80 Ом.

закона Кирхгофа для выходной цепи.



Сопротивление резистора R1 рассчитывают по

формуле:





Рассчитаем R1:

Рассчитаем R2:

ОЭ с цепью Rф, Сф.

Uп=20В. Требуется рассчитать Rф и Сф.

Расчет Rф

проведем по формуле:

с общей базой или общим коллектором.