ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 73
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис. 6. Принципиальная схема каскадов на биполярных транзисторах по постоянному току
Для расчета сопротивлений резисторов R7, R8, R9, R10 и R11 необходимо выбрать режимы работы транзисторов V3 и V4.
Выбираем ток покоя IК4 транзистора V4 из следующих соображений. Биполярный транзистор как управляемый генератор тока ИТУТ, должен отдавать в нагрузку заданный ток. Если сопротивление внешней нагрузки
R2Н = 3 кОм было бы подключено непосредственно к выходу каскада на транзисторе V4, то величина отдаваемого в нагрузку тока I2Н = U2Н/R2Н составляла бы единицы мА. Следовательно, в таком случае постоянная составляющего тока IК4 должна превышать значение переменного тока I2Н, иначе весь сигнальный ток уйдет в нагрузку и транзистор войдет в режим отсечки коллекторного тока, что недопустимо. Поэтому в этом случае следовало бы выбирать ток IК4 = I2Н + (0,5…1) мА ≤ 6мА.
Такой выбор позволил бы не перегружать источник питания излишней потребляемой мощностью для работы каскада, уменьшает рассеиваемую в окружающую среду тепловую энергию, обеспечивать более линейный и надежный режим работы схемы.
Но при использовании дополнительного каскада на ОУ транзистор V4 должен отдать ток, немного превышающий входной ток ОУ – в нашем случае от единиц пикоампер до десятков микроампер. Это обусловлено тем, что на входе используемых ОУ стоит дифференциальный каскад на полевых
транзисторах или на составных биполярных
транзисторах (схема Дарлингтона) в режиме микротоков.
В режиме микротоков (IК меньше 100мкА) параметры дискретного биполярного транзистора (транзистора, выполненного в отдельном корпусе) деградируют. Поэтому целесообразно выбирать ток IК4 = (0.25…1.5) мА. Такой выбор способствует уменьшению рассеиваемой кристаллом транзистора мощности и, следовательно, увеличению срока службы и надежности полупроводникового прибора.
Каскад на транзисторе V3 должен отдать в свою нагрузку – базовую цепь транзистора V4, постоянный и переменный ток IБ4, поэтому можно выбрать постоянный коллекторный ток IК3 ≤ IК4 = (0.25…0.5)мА.
Поэтому возьмём IК4 = 1.5 мА; IК3 = 1 мА.
Установим напряжение коллектор-эмиттер V4: ????кэ, 4 = ????0
2
и выберем напряжение на эмиттере: ????Э4 = 0.1 ∗ ????0 = 1 В
= 10 = 5 В
2Можно определить напряжение: ????Б4 = ????Э3 = ????Э4 + ????БЭ = 1 + 0.6 = 1.6 В
Напряжение на базе V3: ????Б3 = ????Э3 + ????БЭ = 1.6 + 0.6 = 2.2 В. Напряжение на коллекторе V4: ????К4 = ????Э4 + ????КЭ,4 = 1 + 5 = 6 В.
Для вычисления токов базы IБ3 и IБ4 и дальнейших расчетов коэффициенты передачи по току h21,3 и h21,4 определим с учетом их
крайних значений:
ℎ21 = √ℎ21???????????? ∙ ℎ21???????????? = √40 ∙ 330 = 115
Тогда
???? =????К3 = 1∙10−3 = 8.7 мкА;
Б3 ℎ21
115
???? =????К4 = 1.5∙10−3 = 13 мкА;
Б4 ℎ21
115
1 1
????Э3 = ????К3 ∙ (1 + ℎ21) = 0.001 ∙ (1 + 115) = 1.01 мА;1 1
????Э4 = ????К4 ∙ (1 + ℎ21) = 0.0015 ∙ (1 + 115) = 1.52 мА;В ряде случаев при больших h21 принимают равными IЭ3 IК3, I Э4 IК4. Теперь можно вычислить сопротивления резисторов R9, R10 и R11:
????9 = ????Э3 = 1.6= 1584 Ом,
????Э3
1.01 ∙10−3
????10 = ????0−????????4 = 10−6= 2667 Ом,
????????4
1.5 ∙10−3
????11 = ????Э4 = 1= 658 Ом,
????Э4
1.52 ∙10−3
Для вычисления сопротивлений R7 и R8 нужно знать ток делителя IД3. Обычно его выбирают IД3 ≥ 10IБ3.
Следовательно, IД3 = 87 мкА. Сопротивления резисторов:
????7 =
(????0 − ????Б3) (10 − 2.2)В
= = 82 кОм,(????Д3 + ????Б3) (0.087 + 0.0087)мА
????8 =
????Б3
????Д3
2.2 В
=0.087 мА
= 25 кОм.
В соответствии с номинальным рядом получаем:
R7 = 82 кОм± 10% , R8 =27 кОм± 10% , R9 = 1.6 кОм± 5% ,
R10 = 2.7 кОм± 10%, R11 = 0.68 кОм± 5%.
Проверка расчёта по постоянному току с помощью
компьютера
Правильность расчетов сопротивлений после их выбора по номинальному ряду удобно проверить с помощью компьютера [5,6,7]. Для этого принципиальную схему каскадов на транзисторах V3 и V4 (рис. 6) преобразуем в эквивалентную схему по постоянному току, заменяя биполярные транзисторы активными четырехполюсниками типа ИТУТ (рис.6), где H11-входное сопротивление биполярного транзистора на постоянном то
Вследствие несовпадения направления постоянного коллекторного тока в реальном транзисторе и в компьютерной модели (рис.7, б) коэффициенту передачи тока h21 необходимо присвоить знак минус (например h21=-100).а) б)
Рис. 7. Определение входного сопротивления а) и эквивалентная схема биполярного транзистора б) по постоянному току
Составим эквивалентную схему усилителя на биполярных транзисторах (рис.8) и с помощью программы Fastmean произведем расчет. Эта программа сама нумерует узлы и элементы схемы, чаще всего в порядке их набора. При расчете используются сопротивления резисторов, выбранные по номинальному ряду. Сопротивления R6 и R12 не являются резисторами, они отражают эквиваленты входных сопротивлений переходов база-эмиттер транзисторов V3 и V4 H11,3 и H11 ,4 по постоянному току (рис. 7). Их величины: