Усилительный каскад на биполярных транзисторах Опции

[Alpheia]

Здравствуйте, столкнулась с проблемой...
При написании курсовой работы возникли трудности с построением и рассчётом схемы. И если с построением разобраться получилось, то с рассчётами элементов всё так же туго. Подскажите пожалуйста, каким путём это всё рассчитывается. По возможности попроще
Спасибо, надеюсь на вашу помощь
uвх(-0,1...+0,1), fвх=0...3кГЦ, Ri=5kOm? Rн=10kOm? Uп= не задано, Кu=500В

[proxi]

name='Alpheia' post='759009' date='May 15 2010, 23:06']Здравствуйте, столкнулась с проблемой...
При написании курсовой работы возникли трудности с построением и рассчётом схемы. И если с построением разобраться получилось
uвх(-0,1...+0,1), fвх=0...3кГЦ, Ri=5kOm? Rн=10kOm? Uп= не задано, Кu=500В

а в каких институтах такие курсовые.. в педагогичесском?
на счет схемы я бы привел к такому виду как на картинке и вообще из схемы даже без расчетов явствует что Ку ~1..
Ri=1kOm Кu=0.9 fвх=3КГц главное Uп =10В а не 150В ну и пуш пульный вход можно переделать как на картинке, это работоспособно, предыдущее нет..переменку 0.1В еще пропустит, но при больших амплитудах будет наблюдаться ограничение синуса..

[Alpheia]

а в каких институтах такие курсовые.. в педагогичесском?
на счет схемы я бы привел к такому виду как на картинке и вообще из схемы даже без расчетов явствует что Ку ~1..
Ri=1kOm Кu=0.9 fвх=3КГц главное Uп =10В а не 150В ну и пуш пульный вход можно переделать как на картинке, это работоспособно, предыдущее нет..переменку 0.1В еще пропустит, но при больших амплитудах будет наблюдаться ограничение синуса..

мне дано составить и смоделировать самой схему именно с такими параметрами uвх(-0,1...+0,1), fвх=0...3кГЦ, Ri=5kOm? Rн=10kOm? Uп= не задано, Кu=500В

нет... в техническом вузе... я учусь на специальности микроэлектроника и твердотельная электроника

[=AK=]

с построением разобраться получилось

Нет, не получилось. Схема построена неверно.

мне дано составить и смоделировать самой схему именно с такими параметрами uвх(-0,1...+0,1), fвх=0...3кГЦ, Ri=5kOm? Rн=10kOm? Uп= не задано, Кu=500В

Коэффициент усиления не меряют в вольтах. Надо полагать, что вам задан Кu=500 (т.е. усиление по напряжению в 500 раз)

Поскольку fвх начинается от 0, это дожен быть усилитель постоянного тока, никаких разделительных конденсаторов в усилительном тракте быть не должно.
Поскольку входное равно от -0.1В до +0.1В, то при усилении 500 выходное напряжение должно быть от -50В до +50В
При сопротивлении нагрузки 10к и размахе вых. напряжения -50В...+50В, выходной каскад должен отдавать в нагрузку от -5 до +5 мА.

Для начала, выбираем питание. Напряжение питания должно быть несколько больше, чем размах выходного напряжения. Насколько больше - зависит от того, насколько хороший выходной каскад вы сможете придумать. Для начала, предполагая, что вых. каскад будет довольно паршивенький, примем "на глазок", что питание должно быть на 10 В больше, чем требуемый размах вых. напряжения, т.е. питание выбираем -60В и +60В (двуполярное, естественно).

Теперь можно нарисовать выходной каскад. Нечто, напоминающее выходной каскад, вы нарисовали на входе вашей схемы. Можно пытаться доработать его, но лучше не мучаться, а взять более изящное решение. Например, упрощенный вариант вых. каскада из усилителя А.Агеева:



Это эмиттерный повторитель, который обеспечит требуемое усиление по току. При вых. токе 5mА и транзисторах с мин. коэфф. передачи по току 100, ток базы вых. транзисторов должен составить не менее 50uА. Этот ток течет через R1, R2. Следoвательно, R1=R2 д.б. меньше чем (Vcc - Vout - Vbe)/50uA = (60V - 50V - 0.6V)/50uA = 188k. С запасом выбираем R1=R2=110k. Макс. ток эмиттера для Q1,Q2 составит Ie1 = (Vcc+Vout)/R1 = (60V + 50V)/110k = 1mA, макс ток базы 1mA/100 = 10uA.

Вот такой ток раскачки для вых. каскада должен обеспечивать предварительный усилитель. А еще предварителный усилитель должен обеспечитьусиление по напряжению (в 500 раз). Его можно попробовать сделать по такой схеме:



Коэфф. усиления будет примерно равен Ku = (R6/R3 + 1). Для повышения устойчивости усилителя R6 надо зашунтировать конденсатором. Величину емкости этого кондера надо расчитать исходя из заданной верхней рабочей частоты 3 кГц.

R5 выбираем исходя из того, что он должен обеспечить ток раскачки вых каскада 10uA про вых напряжении -50В. Следовательно, он не может иметь сопротивление более чем (-Vcc-Vout)/10uA = 1 MOhm. С запасом выбираем R5=470k.

Коэфф усиления без обратной связи д.б. большим, хотя бы раз в несколько раз больше, чем Ku. Зададимся равными коэфф.усиления для каждого каскада. К примеру, Ku1=Ku2=50, общий Ku0 с разомкнутой ООС будет Ku0=Ku1*Ku2=2500.

Для второго каскада коэфф усиления по напряжению не превышает Ku2max=R5/R4. Зная R5=470k (входное сопр. вых каскада можно не учитывать, оно порядка ~110k*100/2=5M) и исходя из желаемого Ku2=50 выбираем R4 не более чем 470k/50=9.4k. Ближайший стандартный номинал 9.1k, на нем и oстановимся: R4=9.1k

При коэфф передачи транзистора Q2 равного 100 входное сопротивление второго каскада составит, грубо говоря, Rin2=100*R4=910k. Для того, чтобы это входное (особенно его неопределенность вследствие разброса параметров транзисторов и температуры) не сильно нам мешало, выберем R2 раза в два меньше него. То есть, опять-таки R2=470k. Но теперь учтем вх. сопротивление второго каскада, суммарная нагрузка в коллекторе первого каскада Rc1=(470k||910k)=310k. Для получения Ku1 порядка 50 сопротивление R3 д.б. не более 6.2k.

[proxi]

учусь на специальности микроэлектроника и твердотельная электроника

хммм..для политкорректности воздержусь...
при такой схемотехнике ваши мелкосхемы будут сгорать еще не включаясь а вообще то схемотехнике
никогда не учили (этому нельзя научить?) и это печально а ее надо знать, назубок...

[Alpheia]

=AK=, спасибо огромное, очень выручили. Буду пробовать и вникать

proxi, простите конечно, но я не просила учить меня жизни...
Схемотехника у нас фактически только началась, да и то... "Вот вам задание - делайте как хотите". И числа в заданиях от балды натыканы. Смутили коэффициент усиления и входное сопротивление - сильно уж большие значения, во всех остальных вариантах они намного ниже. Начало думаться, что подобное можно соорудить только на полевике или полевик+биполярник, а по ним мы ничего ещё толком не знаем => паника. Попросила препода подсказать, какую схему можно сделать - глянул на условие, за 20 сек набросал на коленке схему из первого поста, сказал "как-то так, пробуйте" и ушёл...

[=AK=]

"Давненько я не брал в руки шашек" (с).

Лопухнулся я со входным каскадом. Совсем забыл, что он должен быть усилителем постоянного тока. А посему его надо делать на дифф.паре (нарисовано без выходного каскада):



R7 необходимо выбрать таким, чтобы при разомкнутой ООС и нулевом вх. напряжении на коллекторе Q2 был бы тоже 0. То есть:
- ток коллектора Q2 равен току через R5, Ic2=60V/470k=0.13mA
- если пренебречь током базы Q2, ток через R4 будет такой же, как через R5, следовательно U_R4=0.13mA*R4=1.2V
- напряжение R2 на равно U_R2 = U_R4+Ube2 = 1.2V+0.6V=1.8V
- ток через R2 равен U_R2/R2
- ток коллектора Q1 равен U_R2/R2 + Ib2 = U_R4 + Ic2/h21 = 1.8V/470k + 0.13mA/100 = 5.1 uA
- ток коллектора Q3 равен токy коллектора Q1, 5.1 uA
- напряжение на R7 равно Vcc-Ube = 60V-0.6V=59.4V, ток через R7 равен 5.1+5.1uA=10.2uA
- R7=59.4V/10.2uA = 5.8 MOhm

Теперь волевым решением уменьшаем R7 до 1М и пересчитываем R2.

Короче, дальше мне считать было лень, и я занялся воинствующим радиолюбительством - подгонкой номиналов на симуляторе, пока не получил вот такие номиналы

[=AK=]

входное сопротивление - сильно уж большие значения

Входное 5к - это очень мало. Нефиг делать.

[proxi]

Схемотехника у нас фактически только началась, да и то

в институте учиться схемотехнике поздно ИМХО там только можно отшлифовать свои знания в данной области ну скажем
отцов основателей Видлар вряд ли изучал схемотехнику в своем институте, он ее просто придумал а мы используем...
это так лирика а реальность такова что схемотехника врядли вам понадобится, сдала и перекрестилась..

глянул на условие, за 20 сек набросал на коленке схему из первого поста, сказал "как-то так, пробуйте" и ушёл

художник... туды его..
то что касается задания не сообразил, думал что вашу схему трогать нельзя а так без проблем насимулировать, хоть ночью подыми
нарисую операционник с одним резистором ( пинч резистор полевик) примерно так как на картинке.. на кристалле работать будет
а в дискрете вряд ли...

[Alpheia]

Поскольку fвх начинается от 0, это дожен быть усилитель постоянного тока, никаких разделительных конденсаторов в усилительном тракте быть не должно.

А если у меня частота начинается с 0,1... 3кГц? тогда все таки конденсаторы нужны?

[=AK=]

А если у меня частота начинается с 0,1... 3кГц? тогда все таки конденсаторы нужны?

Не обязательно. Если сделаете от 0, хуже не будет. При желании всегда можно поставить кондер на входе, чтобы отрезать постоянную составляющую.

Другое дело, что если бы изначально было задано начиная со 100 Гц, а не с 0, то усилитель можно было бы сделать проще.

[Alpheia]

Другое дело, что если бы изначально было задано начиная со 100 Гц, а не с 0, то усилитель можно было бы сделать проще.

у меня начинается 100Гц просто . я печаталась когда писала данные. и только вчера заметила.. поэтому и переспросила.

[=AK=]

у меня начинается 100Гц просто . я печаталась когда писала данные. и только вчера заметила.. поэтому и переспросила.

Вы "печатались"... Дважды.

А то, что все мои рассуждения касательно вашего начались со слов "поскольку fвх начинается от 0, это должен быть усилитель постоянного тока", вы не заметили. То есть, вы неспособны не только писАть без ошибок, но также совсем не понимаете, что вам пишут.

Может, вам и правда лучше другую специальность поискать?

[Alpheia]

я понимаю прекрасно что мне пишут. специальность я пока не собираюсь менять. извините...

и, конечно же большое вам спасибо за помощь... я начала немного понимать ... но правда не до конца еще разобралась...

поскольку fвх начинается от 0, это должен быть усилитель постоянного тока

я это заметила это и меня насторожило ... поэтому стала проверять свои данные... и написала, что опечаталась...

Сообщение отредактировал Alpheia - May 21 2010, 07:07

[тау]

Входное сопротивление примерно = 200mV/0.006mA=33333 Ома (33 кОма по-нашему)

Эскизы прикрепленных изображений