Расчет дифференциального каскада с транзисторным источником тока

Государственный Комитет Российской Федерации

по высшему  образованию.

 

ТРТУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

 

Расчет дифференциального  каскада с транзисторным источником тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил 

студент гр Р-23.

Притула А. Н.

 

Проверил(а):

Снежкова Л. А.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таганрог 2000г.

Лист замечаний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Лист замечаний  2

2. Оглавление 3

3. Техническое задание 4

4. Принципиальная схема  усилителя 5

5. Введение 6

6. Расчет принципиальной  схемы по постоянному току    7

7. Заключение 11

8. Список литературы 12

9. Приложения  13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническое задание.

 

Вариант № 17

 Дифференциальный каскад с транзисторным источником тока.

 

Рассчитать дифференциального  каскада с транзисторным источником тока, по постоянному току, для  этого: 

  -преобразовать принципиальную электрическую схему так, чтобы в ней остались только элементы, влияющие на режим работы по постоянному току;

-выбрать активные  компоненты;

-выбрать напряжение  источника питания;

      -выбрать положения рабочих точек на характеристиках активных

 компонентов;

-рассчитать схему  по постоянному току;

-выбрать номиналы  и типы рассчитанных пассивных  элементов;

-рассчитать потребляемые  усилителем ток и мощность;

-составить перечень элементов и изобразить их конструкции и расположения выводов;

Транзисторы биполярные, p-n-p.

Изменение входного тока.

Iвх = + 20мкА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Биполярные транзисторы  в усилительных каскадах могут быть включены тремя способами; по схемам с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК) или с общей базой (ОБ). Чаще всего используется схема с общим эмиттером (ОЭ), так как она позволяет получить наибольшее усиление по мощности.

Дифференциальный усилительный каскад (рис. 1) имеет два входа  и усиливает разность напряжений, приложенных к ним. Если на оба  входа подать одинаковое (синфазное) напряжение, то усиление будет чрезвычайно  мало. Дифференциальный усилительный каскад не усиливает синфазный сигнал.[ 3 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет принципиальной электрической схемы по постоянному  току:

 

Рассчитать по постоянному  току дифференциальный усилитель (рис. 1) .

Напряжение питания  каскада Е_п = 12В.

 

Выбираем типы транзисторов VT1, VT2 и VT3. В данной схеме, дифференциального усилителя, примем, что VT1 , VT2 , VT3 из одной серии игрппы. Для оптимального режима работы транзисторов необходимо выполнение условий:

где

U_кэ. _макс - максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

I_{к. макс} - максимально допустимый ток коллектора;

P_{к. макс} - максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

P_кo - мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в рабочей точке.

Этим условиям соответствует транзистор ГТ308А, который обладает следующими параметрами:

 

Входная и выходная статические  характеристики транзистора ГТ 308А  приведены на рис. 2. На семействе  выходных статических характеристик  проводим линии U_{кэ макс} , I_{к макс} и Р_{к макс}, ограничивающие область нормальной работы транзистора.

Определяем величину тока покоя базы, с учетом того, чтобы  при 

усилении сигнала не происходило искажения , т. е. Транзистор не выходил 

за пределы рабочей  области, не входил в режим отсечки, насыщения.

 Для нашего транзистора  изменение входного тока равно:

DI = (1,5…2)DI_m.вх = 30…40мкА.

 

Так как даже при изменении  входного тока на DI = 2I_вх рабочая точка транзистора не смещается за пределы допустимой области работы, то установим следующую точку работы транзистора (см. с. 10).

Установим рабочую точку  транзистора «А»:

I_ко1 = 10мА

U_кэо1 = 3В

U_бэо1 = 0.27В

I_бо1 = 0,4мА

Мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1 равна

P_к1 = U_кэо1 * I_ко1 = 3 * 0,01 = 30 мВт

Условие P_к.макс. > P_ко выполняется.

 

Следуя указаниям [5] напряжение между эмиттером транзистора  и землей примем равным

U_эз = (0,3…0,4)Е_п = (0,3…0,4) * 12 = 3,6…4,8В.

Примем значение U_эз равным 4,5В.

 

Напряжение на резисторе R3 равно:

U_R3 = Е_п - U_кэo1 - U_эз = 12 - 3 – 4,5 = 4,5В

Сопротивление R₃ = U_R3 / I_ко1 = 4,5 / 0,01 = 450 Ом.

Принимаем номинал R₃ равным 470 Ом.

Мощность, выделяемая на R₃ равна:

P_R3 = I_ко² * R₃ = 0.01² * 470 = 4,7 мВт.

Принимаем резистор R₃ типа МЛТ-125.

 

Ток делителя транзистора VT1 равен:

I_д1 = 5 I_б1 = 5 * 0,0004 = 2мА.

 

Сопротивление R₂ = (U_эз + U_бэо1 ) / I_д1  = (4,5 + 0,27) / 0,002 = 2385 Ом.

Принимаем номинал R₂ равным 2,4 кОм.

Мощность, выделяемая на R₂ равна:

P_R2 = I_д1²* R₂ = 0.002² * 2400 = 9,6 мВт.

Принимаем резистор R₂ типа МЛТ-125.

 

Сопротивление R₁ = (Еп - U_эз - U_бэо1 ) / (I_б1 + I_д1 ) = 7,23 / 0,0024 = 3012 Ом.

Принимаем номинал R₁ равным 3,3кОм.

Мощность, выделяемая на R₁ равна:

P_R1 = (I_д1 + I_б1)²* R₁ = 0.0024² * 3300 = 19 мВт.

Принимаем резистор R₁ типа МЛТ-125.

 

Так как транзистор VT2 является источником тока для транзисторов VT1 и VT3, то его коллекторный ток равен I_ко1 + I_ко3. Так как каскад будем считать симметричным, то I_ко1 = I_ко3, R1=R6, R2=R7, R3=R5. На рис.2 отмечаем точку «В» - рабочую точку транзистора VT3, имеющую координаты

I_ко2 = 20мА, U_кэ2 = 4В, U_бэ2 = 0,31В, I_бо2 = 0,6мА

Мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора VT2 равна

P_к2 = U_кэо2 * I_ко2 = 4 * 0,02 = 80 мВт

Условие P_к.макс. > P_ко выполняется.

Напряжение на резисторе R₄ равно:

U_R4 = U_эз - U_кэ2 = 4,5 – 4 = 0,5В.

Сопротивление R₄ = U_R4 / I_ко2 = 0,5 / 0,02 = 25Ом.

Принимаем номинал R₄ равным 27 Ом.

Мощность, выделяемая на R₄ равна:

P_R4 = I_ко2² * R₄ = 0.02² * 27 = 10,8 мВт.

Принимаем резистор R₄ типа МЛТ-125.

Напряжение на резисторе R₈ равно:

U_R8 = Е_п – U_бэ2 – U_R4 = 12 – 0,31 – 0,5 = 11,19В.

Сопротивление R₈ = U_R8 / I_бо2 = 11,19 / 0,0006 = 19833Ом.

Принимаем номинал R₈ равным 20000 Ом.

Мощность, выделяемая на R₈ равна:

P_R8 = I_бо2² * R₈ = 0.0006² * 20000 = 7,2 мВт.

Принимаем резистор R₈ типа МЛТ-125.

 

Определяем ток и мощность, потребляемые каскадом в режиме покоя. Потребляемый ток равен:

I_п = 2(I_д1 + I_бо1 + I_ко1) + I_бо2 = 2 * (0,002 + 0,0004 + 0,01) + 0,0006= 25,4 мА.

 

Потребляемая мощность равна:

P_п = I_п * Е_п = 0,0254 * 12 = 304,8 мВт.

 

рис 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

В ходе выполнения данной курсовой работы мною был рассчитан  дифференциальный усилитель  низкой частоты по постоянному току. По параметрам приведенными в техническом  задании и выбранным мною самостоятельно. В данном усилителе использовались биполярные p-n-p транзисторы.

Усилитель был мною полностью  рассчитан. Все параметры, и номиналы выбранных элементов приведены  выше в расчёте и ниже в приложениях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. В.И. Галкин, А.Л. Булычев,  В.А. Прохоренко. Полупроводноковые  приборы, 1987.

2. Транзисторы для  аппаратуры широкого применения. Справочник., 1981.

3. Гусев В. Г., Гусев  Ю. М. Электроника. М.: Высшая  школа, 1991.

4. Резисторы: Справочник / под общей редакцией И. И. Четверткова и В. М. Терехова. М.: Радио и связь, 1987.

5. Методические указания  к курсовой работе по курсу  «Электроника» № 2135.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения.

 

Приложение 1.

Спецификация

 

Обозначение	Наименование	Количество	Примечание
Резисторы
R1, R6	МЛТ - 0.125 – 3,3 кОм + 10%	2
R2, R7	МЛТ - 0.125 – 2,4 кОм + 10%	2
R3, R5	МЛТ - 0.125 – 470 Ом + 10%	2
R4	МЛТ - 0.125 – 27 Ом + 10%	1
R8	МЛТ - 0.125 – 20 кОм + 10%	1
Транзисторы
VT1 VT2 VT3	ГТ 308 А	3

 

 

Приложение 2

 

 Габаритные размеры  резисторов (МЛТ - 125)[4]:

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3.

 

Габаритные размеры  транзистора ГТ 308 А: