Расчет дифференциального каскада с транзисторным источником тока

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПОВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра РЕС ЗиС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

Расчёт дифференциального каскада с транзисторным источником тока

Выполнил

Студент гр. И-48 Сумин А. В.

Проверил

к. т. н. Доцент Халявко А. Н.

ТАГАНРОГ 1999

Оглавление

Техническое задание …………………………………………………………… 2

Введение………………………………………………………………………… 4

Расчёт принципиальной электрической схемы по постоянному току……… 5

Заключение………………………………………………….…………………. 10

Список литературы……………………………………………………………. 11

Приложения………………………………………………….………………… 12

Техническое задание.

Вариант № 17

Рассчитать дифференциальный каскад с транзисторным источником тока:

- 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 цепи схемы по постоянному току;

- выбрать номиналы и типы рассчитанных пассивных компонентов;

- рассчитать потребляемые усилителем ток и мощность;

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

Транзисторы типа p-
n-
p.

Изменение входного тока Iвх
=
±20 мкА.

Принципиальная электрическая схема:

Дифференциальный усилительный каскад 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.

Дифференциальный каскад состоит из двух транзисторов, эмиттеры которых соединены и подключены к общему резистору Rэ
.

Каскад абсолютно симметричен, т.е. сопротивление резисторов, входящих в каждое плечо, и параметры транзисторов одинаковы. В этом случае при равных входных сигналах токи транзисторов равны между собой.

Пусть входные напряжения получат одинаковые приращения разных полярностей ½ΔUВХ
. В результате ток одного транзистора увеличится на ΔIК
, а другого на столько же уменьшится. При этом результирующий ток через резистор RЭ
останется без изменения. Постоянным будет и падение напряжения на нем.

Если входное напряжение изменить только на одном входе на ΔUВХ
, то это приведёт к изменению тока через соответствующий транзистор. Если бы транзистор VT2 отсутствовал, транзистор VT1 был бы включен по схеме с ОЭ и ток в его цепи изменился бы на 2ΔIK
. При этом падение напряжение на RЭ
увеличилось бы на ΔU’
Rэ

Но увеличение падения напряжения на резисторе RЭ
приведёт к уменьшению разности потенциалов между базой и эмиттером транзистора VT2 и ток его уменьшится, причём изменение тока транзистора VT2 будет таково, что приращения напряжений эмиттер – база обоих транзисторов будут одинаковы. Следовательно, при увеличении UВХ1
на ΔUВХ
потенциал эмиттера увеличится на ΔUВХ
/2 что эквивалентно увеличению тока через резистор RЭ
на ΔIK
. При этом приращение напряжения база – эмиттер для транзистора VT1 равно ΔUВХ
/2 и - ΔUВХ
/2 для транзистора VT2. Ток каждого плеча изменится на ΔIK
. Очевидно, что независимо от того, как на вход каскада подаются напряжения, токи транзисторов в первом приближении меняются одинаково.

Коэффициент усиления по напряжению дифференциального каскада при холостом ходе определяется как отношение разности выходных напряжений к разности входных:

KU
= (UВЫХ1
- UВЫХ2
)/( UВХ1
- UВХ2
)

Расчёт принципиальной электрической схемы по постоянному току.

Напряжение питания каскада Еп
6 В (выбор Еп
обосновывается позже).

Изменение входного переменного тока каскада Iвх
20 мкА

Преобразовывать принципиальную электрическую схему резисторного каскада не нужно т.к. все элементы влияют на режим работы по постоянному току.

Так как каскад дифференциальный, то его можно разделить на две части:

Каскад 2 будет зеркальным отображением каскада 1 поэтому достаточно рассчитать каскад 1, но с учётом того, что на коллектор VT2 поступает удвоенный ток эмиттера VT1.

Выбираем тип транзистора VT1. Для нормального режима работы транзистора необходимо выполнение условий:

Uкэ макс
> Еп

Iб
= (1,5…2) Iвх

Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы при изменении входного тока транзистор не входил в режим запирания.

Pк макс
> Pк0

Где Uкэ макс
– максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером;

Iб
– ток базы в отсутствии сигнала;

Pк макс
– максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора;

Pк0
– мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора в рабочей точке.

Этим условиям соответствует транзистор ГТ310А
со следующими параметрами:

Uкэ макс
= 10 В

6 В < 10 В

Pк макс
=20 мВт

( все условия проверяются позже).

Входная и выходная статистические характеристики транзистора ГТ310А
приведены на рис. 1. На семействе выходных статистических характеристик проводим линии Uкэ макс
, Iк макс
и Pк макс
, ограничивающие область нормальной работы транзистора.

Определяем величину тока базы (с учётом того, чтобы при изменении входного сигнала транзистор не попадал в режим отсечки)

Iб
= 2∙│Iвх