Расчёт многокаскадного усилителя низкой частоты (стр. 6 )

Рис. 7.1. Структурная схема многокаскадного усилителя

7.2. Расчёт входного каскада усилителя.

7.2.1. Входной каскад строится с использованием ОУ по одной из схем Рис. 5.5., 5.6. Для задания требуемого коэффициента усиления входного каскада определяем величины резисторов и :

(7.4)

Выбираем тип резисторов МЛТ. Его номинал округляем до величин, соответствующих ряду преимущественных значений Е12 – Е24. Выбираем резисторы по мощности рассеивания (P = 0,062 Вт, 0,125 Вт, 0,25 Вт).

7.2.2. Для выполнения условия согласования с сопротивлением источника сигнала должно выполняться условие:

(7.5)

где Ru – выходное сопротивление источника сигнала (см. задание) – используем схему неинвертирующего усилителя. Пользуясь справочными данными Приложения 2, выбираем требуемый операционный усилитель, обеспечивающий с учетом формулы (7.5) условия согласования.

Входное сопротивление схемы рассчитываем согласно:

(7.6)

где Rвх. оу – входное сопротивление выбранного усилителя;

k0 – коэффициент усиления по напряжению ОУ;

– коэффициент обратной связи.

7.3. Расчёт промежуточных каскадов предварительного усиления

Промежуточные каскады строятся с использованием интегральных ОУ по схемам Рис. 5.5, 5.6. Для передачи без искажения синусоидального сигнала операционные усилители выбирают в соответствии с выполнением условия:

, (7.7)

где Umax и fB – амплитуда и максимальная частота усиливаемого сигнала;

Vu вых. max – максимальная скорость нарастания выходного напряжения выбранного ОУ.

7.4. Расчёт предоконечного каскада

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Выходной ток предоконечного каскада должен быть достаточен для нормальной работы транзисторов оконечного каскада в режиме максимального сигнала:

(7.8)

где Iвых. max – максимальный выходной ток выбранного ОУ;

– минимальное значение статического коэффициента передачи транзистора по току оконечного каскада;

Ik. max – максимальное значение тока коллектора оконечного каскада.

Если условие (7.7) не выполняется, то выбирают другой ОУ или используют дополнительный усилитель выходного тока по схеме (Рис. 5.9.).

8. Оформление графической части работы

Графическая часть работы включает электрическую принципиальную схему многокаскадного усилителя с перечнем элементов. Чертёж схемы и спецификация (перечень элементов) выполняются в карандаше на чертёжной бумаге формата А3–А4 в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД. Возможно использование графических редакторов ЭВМ.

Штамп принципиальной схемы и спецификации должен содержать наименование схемы, шифр схемы, фамилии разработчика и проверяющего. Для студенческих работ шифр схемы (документа) строится в следующей последовательности:

– 140211 – шифр специальности;

– КР – курсовая работа;

– две последующие цифры – текущий год;

– номер зачётной книжки студента;

– номер сборочной единицы (две цифры);

– Э3 – код документа согласно ГОСТ 2.102-68.

Перечисленные буквенно-цифровые комбинации разделяются тире.

Позиционные обозначения элементов схемы должны выполняться последовательно в направлении слева направо, сверху вниз. Условно-графические обозначения элементов схем выполняются согласно требованиям ГОСТ и ЕСКД.

Перечень элементов (спецификация) должна содержать позиционное обозначение, количество и полное наименование выбранных элементов.

9. Приложение 1

Основные параметры и статические характеристики комплементарных пар биполярных транзисторов

КТ 357 Кремневые эпитаксиально-планарные p-n-p – транзисторы предназначены для использования в усилительных, генераторных и импульсных схемах.		КТ 358 Кремневые эпитаксиально-планарные n-p-n – транзисторы предназначены для использования в усилительных, генераторных и импульсных схемах.
Электрические параметры
Наименование	Обозначе-ние	Значения		Наименование	Обозначе-ние	Значения
min	max		min	max
Обратный ток коллектора, мкА	IКБО	1	5		Обратный ток коллектора, мкА	IКБО		10
Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В	UКЭ нас		0,3		Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В	UКЭ нас		0,8
Напряжение насы-щения база-эмиттер, В	UБЭ нас		1		Напряжение насы-щения база-эмиттер, В	UБЭ нас		1,1
Модуль коэффици-ента передачи тока на высокой частоте:	\|h21Э\|	3			Модуль коэффици-ента передачи тока на высокой частоте:	\|h21Э\|	4
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:	h21Э	20	100		Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:	h21Э	10	100
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, МГц	fгр	3			Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, МГц	fгр	3
Максимально допустимые параметры
Ik max – постоянный ток коллектора, мА…..40		Ik max – постоянный ток коллектора, мА…30
P1)K max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВТ ………………..100		P1)K max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВТ ……………….100
P max – постоянная рассеиваемая мощность транзистора (tn≤1 мкс), мВТ………………..200		ТП max – температура перехода, С°……...120
ТП max – температура перехода, С°..……..120		RТ, П-С – тепловое сопротивление переход - окружающая среда, С°/мВТ……0,7
RТ, П-С – тепловое сопротивление переход - окружающая среда, С°/мВТ……...…………0,7		Допустимая температура окружающей среды, С°…………………………….– 40…+85
Допустимая температура окружающей среды, С°……………………………– 40…+85


Рис. 9.1. Выходные статические характеристики: КТ357, КТ358		Рис. 9.2. Входные статические характеристики: КТ357, КТ358

КТ 315А Транзисторы кремневые планарно-эпитаксиальные n-p-n. Предназначены для использования в различной радиотехнической аппаратуре.		КТ 361А Транзисторы кремневые эпитаксиально-планарные структуры p-n-p –усилительные. Предназначены для применения в усилителях высокой частоты.
Электрические параметры
Наименование	Обозначение	Значения		Наименование	Обозначение	Значения
min	max		min	max
Обратный ток коллектора, мкА	IКБО	1	5		Обратный ток коллектора, мкА		1	5
Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В для групп А	UКЭ нас		0,4		Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В	UКЭ нас		0,4
Напряжение насы-щения база-эмиттер, В	UБЭ нас		1,1		Напряжение насы-щения база-эмиттер, В	UБЭ нас		1,1
Статический коэффициент усиления тока базы для групп А, В, Д	h21Э	20	90		Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ при Т=+25°С	h21Э	20	90
Граничная частота коэффициента передачи тока, МГц	\|h21Э\|		250		Граничная частота коэффициента передачи тока, МГц	\|h21Э\|		250
Максимально допустимые параметры
Ik max – постоянный ток коллектора, мА...100		Ik max – постоянный ток коллектора, мА..100
PK max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВТ ……………………………..150		PK max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВТ ……………….150
ТП max – температура перехода, С°.……..120		ТП max – температура перехода, С°……....120
RТ, П-С – общее тепловое сопротивление, С°/мВТ…………………………………………0,67		RТ, П-С – общее тепловое сопротивление, С°/мВТ…………………….……………..……0,67
Допустимая температура окружающей среды, С°…………………………….– 40…+120		Допустимая температура окружающей среды, С°…………………….....….– 40…+120


Рис. 9.3. Входные статические характеристики: КТ315, КТ361		Рис. 9.4. Выходные статические характеристики: КТ315, КТ361
KT3102 Кремниевые эпитаксиально-планарные п-р-n – транзисторы предназначены для усиления электрических колебаний.		KT3I07 Кремниевые планарно-эпитаксиальные р-п-р – транзисторы предназначены для использования в усилительных, генераторных и переключающих схемах.
Электрические параметры
Наименование	Обозначе-ние	Значения		Наименование	Обозначе-ние	Значения
min	max		min	max
Обратный ток коллектора, мкА		0,05	0,1		Обратный ток коллектора, нА	IКБО		100
Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В			0,3		Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В	UКЭ нас	0,07	0,2
Напряжение насы-щения база-эмиттер, В			1,0		Напряжение насы-щения база-эмиттер, В	UБЭ нас	0,78	0,8
Модуль коэффици-ента передачи тока на высокой частоте:	\|h21Э\|	1,5			Модуль коэффици-ента передачи тока на высокой частоте:	\|h21Э\|	2	4,5
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:	h21Э	100	250		Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:	h21Э	70	140
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, МГц	fгр	3			Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, МГц	fгр	2
Максимально допустимые параметры
Гарантируются при температуре окружающей среды ТС = –40…+85°С.		Гарантируются при температуре окружающей среды ТС = – 60…+125°С.
Ik max – постоянный ток коллектора, мА...100		Ik max – постоянный ток коллектора, мА..100
UЭБ max – постоянное напряжение эмиттер-база, В………………………………….5		UЭБ max – постоянное напряжение эмиттер-база, В……………………………..…..5
UКБ max – постоянное напряжение коллектор-база, В: КТ 3102А, КТ3102Б……………………….50 КТ 3102В, КТ3102Д……………………….30 КТ 3102Г, КТ3102Е………………………..20		UКБ max – постоянное напряжение коллектор-база, В: КТ 3107А, КТ3107Б, КТ 3107И………….50 КТ 3107В-КТ3107Д, КТ 3107К……….….30 КТ 3107Е, КТ3107Ж, КТ3107Л…………..20
PК max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВт…………..….250		PК max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВт………….…300
ТП max – температура перехода, С°……....125		ТП max – температура перехода, С°...…….150
RТ, П-С – тепловое сопротивление переход - окружающая среда, С°/мВТ……………...…0,4		RТ, П-С – тепловое сопротивление переход – окружающая среда, С°/мВТ………….…0,42
Допустимая температура окружающей среды, С°………………………...– 40…+85		Допустимая температура окружающей среды, С°………………………...– 60…+125
Рис. 9.5. Выходные статические характеристики КТ 3102 , КТ3107		Рис. 9.6. Входные статические характеристики: КТ3102, КТ3107

KT502 Кремниевые эпитаксиально-планарные p-n-p — транзисторы предназначены для применения в ключевых и линейных схемах, узлах и блоках аппаратуры.		KT503 Кремниевые планарно-эпитаксиальные n-p-n — транзисторы предназначены для применения в ключевых и линейных схемах.
Электрические параметры
Наименование	Обозначе-ние	Значения		Наименование	Обозначе-ние	Значения
min	max		min	max
Обратный ток коллектора, мкА	IКБО		1		Обратный ток коллектора, нА	IКБО		1
Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В	UКЭ нас		0,6		Напряжение насы-щения коллектор-эмиттер, В	UКЭ нас		0,6
Напряжение насы-щения база-эмиттер, В	UБЭ нас		1,2		Напряжение насы-щения база-эмиттер, В	UБЭ нас		1,2
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:	h21Э	40	120		Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ:	h21Э	40	120
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, МГц	fгр	5	50		Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, МГц	fгр	5	50
Максимально допустимые параметры
Гарантируются при температуре окружающей среды ТС = –60…+100°С.		Гарантируются при температуре окружающей среды ТС = –60…+100°С.
Ik max – постоянный ток коллектора, мА…300		Ik max – постоянный ток коллектора, мА..300
IБ max – постоянный ток базы, мА. ………..100		IБ max – постоянный ток базы, мА….…….100
UЭБ max – постоянное напряжение эмиттер-база, В………………………………….5		UЭБ max – постоянное напряжение эмиттер-база, В………………….………….5
UКЭ max – постоянное напряжение коллектор-эмиттер, В: КТ 502А, КТ502Б………………………….40		UКЭ max – постоянное напряжение коллектор-эмиттер, В: КТ 503А, КТ503Б…...…………………….40
P1)K max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВТ ………………..500		P1)K max – постоянная рассеиваемая мощность коллектора, мВТ ……………..500
ТП max – температура перехода, C°………..150		ТП max – температура перехода, C°............150
Допустимая температура окружающей среды, C°……….………………...– 40…+100		Допустимая температура окружающей среды, C°………………………....– 40…+100

Рис. 9.7. Выходные статические характеристики: КТ502, КТ503		Рис. 9.8. Входные статические характеристики: КТ502, КТ503