|
Содержание работы или список заданий
|
Лабораторная работа № 1
“Исследование резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе”
Лабораторная работа № 2
“Исследование резисторного каскада широкополосного усилителя на полевом транзисторе
Лабораторная работа
Исследование интегратора и дифференциатора на основе
операционного усилителя
Контрольная работа
По дисциплине: Схемотехника телекоммуникационных устройств
Вариант: 02
Задача № 1.
Начертить принципиальную схему однотактного резисторного каскада предварительного усиления на БТ, включенном по схеме с ОЭ с эмитерной стабилизацией точки покоя. Рассчитать параметры элементов схемы, режим работы каскада по постоянному току, коэффициент усиления в области средних частот, входные параметры каскада и амплитуду входного сигнала.
Исходные данные для расчетов приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Технические данные Номер варианта
0
Марка транзистора КТ352А
Амплитуда сигнала на нагрузке, UmН, В 1,3
Относительный коэффициент усиления на верхней рабочей частоте fВ, YВ, раз 0,9
Относительный коэффициент усиления на нижней рабочей частоте fН, YН, раз 0,7
Емкость нагрузки, СН, пФ 25
Сопротивление нагрузки, RН, кОм 170
Верхняя рабочая частота, fВ, МГц 2,5
Нижняя рабочая частота, fН, Гц 70
Внутреннее сопротивление источника сигнала, RИСТ, Ом 50
Таблица 2
Тип транзистора Параметры транзисторов Структура транзистора
h21эмин h21эмакс rбб, Ом Uкмакс, В Pкмакс, мВт fт, МГц Cк, пФ
КТ 352А 25 120 70 15 200 450 15 p-n-p
1. Принципиальная схема однотактного резисторного каскада предварительного усиления на БТ, включенном по схеме с ОЭ с эмитерной стабилизацией точки покоя.
Рисунок 1. Принципиальная схема каскада
2. Рассчитаем общую нагружающую каскад емкость
,
где Cвых.VT – выходная емкость транзистора, которую можно принять приблизительно равной емкости коллекторного перехода Cк;
Cм – емкость монтажа, которую можно взять примерно равной 5 пФ.
3. Находим эквивалентное сопротивление выходной цепи каскада в области верхних частот с учетом заданного относительного коэффициента усиления YВ на верхней частоте [2]
4. Из соотношения [2]
,
,
в котором можно пренебречь влиянием большого выходного сопротивления Rвых.VT и транзистора VT, находим Rк
Применим резистор для RкМЛТ 680Ом, 0,125Вт +5%.
5. Определяем амплитуду тока в нагрузке ImHи ток покоя транзистора iк0
6. Напряжение покоя Uк0 должно быть в несколько раз больше амплитуды сигнала. По условию UmH< 2В. Поэтому удобно принять Uк0 = 5В.
7. Расчет элементов схемы эмиттерной стабилизации тока покоя начинается с определения величин токов базы iБ0 и делителя iД.
Постоянный ток базы (ток смещения):
Ток делителя смещения:
Падение напряжения на резисторе Rэ:
Тогда
Применим резистор для RэМЛТ 300Ом, 0,125Вт +5%.
Входное сопротивление транзистора VT:
,
где rбб – сопротивление базы
Потенциал базы Uб0:
,
где Uбэ0≈0,5В – напряжение база-эмиттер для маломощных кремниевых транзисторов при токе покоя, измеряемого единицами миллиампер. Расчетная величина тока покоя устанавливается при настройке путем подбора сопротивлений резисторов базового делителя.
Напряжение источника питания:
Сопротивление резисторов делителя:
Применим резистор для RБМЛТ 9,1кОм, 0,125Вт +5%.
Применим резистор для RМЛТ 4,7кОм, 0,125Вт +5%.
8. Коэффициент усиления каскада
9. Входное сопротивление и входная емкость каскада:
,
где fT – граничная частота транзистора;
;
Cк – емкость коллектора.
10. Амплитуда входного сигнала Um.ВХ:
11. Величина допустимых искажений в области нижних частот распределяется с учетом разрешенной к применению элементной базы и другх соображений между переходной цепью YН.Ср.вых и цепью СэRэ-YН.Сэ
В данном случае ограничений нет и можно принять
, тогда
,
где крутизна характеристика тока эмиттера;
эквивалентное сопротивление тракта, предшествующего транзистору VT.
Задача № 2.
Начертить принципиальную схему инвертирующего усилителя на ОУ без указания цепей подачи питания и балансировки (установки нуля), цепей коррекции АЧХ. Рассчитать параметры элементов принципиальной схемы, кроме разделительного конденсатора на входе схемы, определить максимально допустимую амплитуду входного сигнала и граничную частоту (иначе, частоту среза или частоту полюса) АЧХ спроектированного усилителя, глубину обратной связи F*.
Исходные данные для расчетов приведены в таблице 3.
Таблица 3
Технические данные Номер варианта
2
Коэффициент усиления ОУ, KОУ, раз
Максимальный выходной ток, Iвых макс, А
Максимальная амплитуда выходного сигнала, UВЫХ, В 12
Частота единичного усиления f1, МГц 1,5
Выходное сопротивление, RвыхОУ , Ом 300
Расчетный коэффициент усиления, KОУ ОС, раз 800
Сопротивление источника сигнала, Rист, Ом 200
ПРИМЕЧАНИЕ. 1. Сопротивление CР.ВХ. пренебрежимо мало.
2. Rн>>RВЫХ.ОУ
1. Принципиальная схему усилителя
Рисунок 2 – Принципиальная схема усилителя
2. Определим сопротивление защиты Rзащ:
Применим резистор для RзащМЛТ 4,7кОм, 0,125Вт +5%.
где Uвых.макс – максимальная амплитуда выходного сигнала; Iвых.макс – максимальный постоянный выходной ток.
3. Рассчитаем сопротивление резистора RОС.
Применим резистор для RОСМЛТ 200кОм, 0,125Вт +5%.
4. Коэффициент передачи цепи обратной связи β:
Сопротивление R1:
Применим резистор для R1МЛТ 36Ом, 0,125Вт +5%.
Для того, чтобы не дебалансировать усилитель за счет хотя и малых, но все же имеющих место входных токов, выбираем R2=RОС=192кОм.
Применим резистор для R2МЛТ 200кОм, 0,125Вт +5%.
5. Входное и выходное сопротивления рассчитываются по формулам:
6. Входная емкость самого ОУ (несколько пикофарад) пренебрежимо мала по сравнению с емкостью, вносимой за счет параллельной по входу ООС. Собственно емкостная составляющая цепи ООС создается за счет проходной емкости Cпр резистора RОС. Тогда
, где
7. Максимальная амплитуда выходного сигнала Um.вх зависит только от максимальной амплитуды выходного сигнала и коэффициента усиления:
8. Глубина обратной связи:
9. Определение граничной частоты ОУ без ОС и с ОС fгр и fгр.ОС.
Рисунок 3
|