Расчет маломощного усилительного каскада с ОЭ

Расчет усилительного каскада состоит из двух этапов. На первом этапе основной задачей является обеспечение стабилизации точки покоя и построение линии нагрузки по постоянному току. Второй этап имеет своей целью выбор конденсаторов и построение нагрузочной прямой по переменному току, расчету входного и выходного сопротивлений каскада, коэффициентов усиления по току, напряжению и мощности.

Расчет каскада по постоянному току проводят графоаналитическим методом, основанным на использовании входных и выходных характеристик транзистора (рис. 1.3).

Рис. 1.3. К графическому анализу режимов работы каскада с ОЭ

Исходными данными для расчета являются: напряжение источника питания Е_к, параметры точки покоя I_0к, U_0кэ (точка П на рис. 1.3,б), сопротивление нагрузки R_н, тип транзистора (p-n-p или n-p-n) и нижнюю граничную частотуусиливаемого сигнала f.

При выполнении расчетов используют некоторые допущения, используемые в практике применения каскадов ОЭ. Считается, что для хорошей температурной стабилизации точки покоя следует выбирать падение напряжения на эмиттерном сопротивлении U_Rэ = (0.1 ÷ 0,3) Е_к.

Вариант и исходные данные для расчета выбираются из табл. 1 по порядковому номеру Ф.И.О. студента в журнале.

Методические указания к выполнению расчетов. В результате расчета маломощного усилительного каскада с RС-связью необходимо:

1) определить номинальные параметры всех элементов схемы (R₁, R₂, R_К , R_Э, С₁, С₂, С_э );

2) рассчитать коэффициент нестабильности усилительного каскада;

3) определить коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности;

4) на выходных характеристиках транзистора построить линии нагрузки по постоянному и переменному токам.

При выполнении расчетов студент может пользоваться одной из известных методик, изложенных в рекомендованной литературе или других доступных источниках [1], [2]. Нами рекомендуется следующая последовательность расчета.

А. Выбирается тип транзистора в соответствии с вариантом
(табл. 1)

Тип транзистора выбирают с учетом частотного диапазона работы каскада (по частоте f_a или f_б), а также параметров по току, напряжению
и мощности. Максимально допустимый ток коллектора транзистора I_к.доп должен быть больше максимального мгновенного значения тока коллектора в каскаде, т. е.

I _{k max} = I_0k + I_{k m} < k_н I_{к доп}.

По напряжению транзистор выбирают из соотношения

U_{кэ доп} ≥ k_н Е = (1.2 ÷ 1.5)Е.

Здесь k_н – коэффициент нагрузки транзистора, представляющий собой отношение фактического нагрузочного параметра к его номинальному значению. Коэффициент k_н вводится для повышения надежности транзистора и в зависит от условий эксплуатации усилительного каскада может изменяться в широких пределах от 1,1 до 2,5. Нагрузочными параметрами для транзистора являются ток, напряжение и мощность.

Мощность Р_к = U_0кI_0к, рассеиваемая на коллекторном переходе, должна быть меньше на (20–40) % максимально допустимой мощности Р_к.доп транзистора.