7.1 Cálculo del punto de funcionamiento. Transistor VT2

Figura 7.1 - Esquema preliminar del amplificador

Tomemos Rk = 80 ohmios.

Además, al elegir un transistor, se debe tener en cuenta: f en \u003d 17,5 MHz.

El transistor 2T3129A9 cumple estos requisitos. Sin embargo, los datos sobre sus parámetros a una corriente y voltaje dados son insuficientes, por lo que elegimos el siguiente punto de operación:

Yo ko \u003d 15mA,

Tabla 7.1 - Parámetros del transistor utilizado

Calculemos los parámetros del circuito equivalente para este transistor usando las fórmulas 5.1 - 5.13.

rb = \u003d 10 ohmios; gb==0,1 cm, donde

resistencia de base rb,

re===2,5 ohmios, donde

re-resistencia del emisor.

gbe === 3,96 mSm, donde

conductividad del emisor de base gbe,

Ce === 2,86 pF, donde

Ce-capacitancia del emisor,

Ri \u003d \u003d 400 ohmios, donde

7.1.1 Cálculo de la corrección del emisor

donde esta la profundidad comentario;

f en la cascada es:

Tomemos entonces:

f en la cascada es:

7.1.2 Cálculo del esquema de estabilización térmica

Usamos la estabilización del emisor ya que se eligió un transistor de baja potencia, además, la estabilización del emisor ya se usa en el amplificador calculado. El esquema de estabilización térmica del emisor se muestra en la Figura 4.1.

Procedimiento de cálculo:

1. Seleccione el voltaje del emisor, la corriente del divisor y el voltaje de suministro;

2. Luego calculamos.

El voltaje del emisor se elige igual al orden de magnitud. Vamos a escoger.

La corriente del divisor se elige igual a, donde es la corriente base del transistor y se calcula mediante la fórmula:

La tensión de alimentación se calcula mediante la fórmula: V

Las resistencias se calculan de acuerdo con las siguientes fórmulas:

En el rango de temperatura de 0 a 50 grados para un circuito calculado de esta manera, la pérdida resultante de la corriente de reposo del transistor, por regla general, no supera el (10-15)%, es decir, el circuito tiene bastante aceptable estabilización.

7.2 Transistor VT1

Como transistor VT1 usamos un transistor 2T3129A9 con el mismo punto de funcionamiento que para el transistor VT2:

Yo ko \u003d 15mA,

Tomemos Rk = 80 ohmios.

Calculemos los parámetros del circuito equivalente para este transistor usando las fórmulas 5.1 - 5.13 y 7.1 - 7.3.

Sk (obligatorio) \u003d Sk (pase) * \u003d 12 \u003d 12 pF, donde

Sk (requerido) -capacidad de la unión del colector para un Uke0 dado,

Sk (paso) - valor de referencia de la capacidad del colector en Uke (paso).

rb = \u003d 10 ohmios; gb==0,1 cm, donde

resistencia de base rb,

Valor de referencia del bucle de realimentación constante.

re===2,5 ohmios, donde

re-resistencia del emisor.

gbe === 3,96 mSm, donde

conductividad del emisor de base gbe,

Valor de referencia para la relación de transferencia de corriente estática en un circuito emisor común.

Ce === 2,86 pF, donde

Ce-capacitancia del emisor,

valor de referencia ft de la frecuencia de corte del transistor en el que =1

Ri es la resistencia de salida del transistor,

Uke0 (adicional), Ik0 (adicional) - respectivamente valores de pasaporte voltaje permitido en el colector y la componente constante de la corriente del colector.

Impedancia de entrada y capacitancia de entrada de la etapa de carga.

La frecuencia de corte superior, siempre que cada etapa tenga 0,75 dB de distorsión. Es recomendable introducir una corrección.

7.2.1 Cálculo de la corrección del emisor

El esquema de corrección del emisor se muestra en la Figura 7.2.

Figura 7.2 - Esquema de la corrección del emisor de la etapa intermedia

La corrección del emisor se introduce para corregir la distorsión de la respuesta de frecuencia introducida por el transistor, aumentando la amplitud de la señal en la unión base-emisor al aumentar la frecuencia de la señal amplificada.

La ganancia de etapa se describe mediante la expresión:

dónde está la profundidad de retroalimentación;

c y parámetros calculados por las fórmulas 5.7, 5.8, 5.9.

Para un valor dado de F, el valor viene dado por:

f en la cascada es:

Tomemos entonces:

f en la cascada es:

Amplificador de conmutación

Como ya se mencionó, se eligió el transistor GT320A para trabajar en las etapas preliminares. Los valores de los parámetros dados en los manuales se miden en ciertos valores de ECO e IKO...

Cálculo del dispositivo amplificador.

La fijación del punto de funcionamiento se realiza mediante las resistencias R12 y R22. De acuerdo con las características de salida del transistor, se encuentra IBa2 \u003d 53.33 μA. Según las características de entrada del transistor, UBEa2 \u003d 698 mV ...

Amplificador de pulso

Calculamos el punto de operación de dos maneras: 1. Cuando usamos la resistencia activa Rk en el circuito del colector. 2. Cuando se utilice un estrangulador en el circuito colector. 1...

Amplificador de pulso

Los datos iniciales para el diseño del curso se encuentran en los términos de referencia. El transistor estadístico promedio da una ganancia de 20 dB, según la asignación tenemos 40 dB, de aquí sacamos que nuestro amplificador tendrá al menos 2 etapas...

Corrector de amplificador

Calculamos el punto de operación del transistor para las etapas resistiva y de estrangulamiento usando las fórmulas: , (4.1) donde la amplitud del voltaje a la salida del amplificador, la resistencia de carga...

Como se indicó anteriormente, como etapa de salida, usaremos una etapa con retroalimentación de voltaje negativo en paralelo, que tiene el mayor ancho de banda cuando opera con una carga capacitiva...

Amplificador modulador láser

Al calcular el modo requerido del transistor de las etapas intermedia y de entrada para corriente continua, uno debe guiarse por las relaciones dadas en el párrafo 3.3.1, teniendo en cuenta el hecho de que se reemplaza por la resistencia de entrada de la siguiente etapa. Pero... Amplificador de potencia para TV de 1-12 canales

Al calcular el modo de la cascada preterminal, acordamos que todas las cascadas se alimentan de una fuente de voltaje con un valor nominal de Ep. Desde Ep \u003d Uk0, entonces, en consecuencia, Uk0 en todas las cascadas se toma de la misma manera ...

Saquemos Uout 2 veces más que el dado, ya que parte de la potencia de salida se pierde en el OOS. Uout=2Uout(set)=2 (V) Calcular la corriente de salida: Iout===0.04 (A) Calcular las cascadas con resistencia e inductancia en el circuito colector: Figura 2.2.1...

Amplificador receptor localizador de banda ancha

Al calcular el modo requerido del transistor de las etapas intermedia y de entrada para corriente continua, uno debe guiarse por las relaciones dadas en el párrafo 2.2.1, teniendo en cuenta el hecho de que se reemplaza por la resistencia de entrada de la siguiente etapa. Pero...

Amplificador de retroalimentación

Seleccionamos el punto de funcionamiento según las fórmulas: mA. UkA=Umn+Umin= V PkA=UkAIkA=100 mW Seleccionamos un transistor con parámetros: Ikmax=22 mA, Ukmax=18 V, Pmax=400 mW. Tal transistor puede ser KT339A. Este punto de funcionamiento corresponde a una corriente de base de 275 μA, y una tensión Ueb=0...

Amplificador de retroalimentación

En este artículo hablaremos sobre el multivibrador, cómo funciona, cómo conectar la carga al multivibrador y el cálculo de un multivibrador simétrico de transistores.

multivibrador- Este es un generador de onda cuadrada simple que opera en modo oscilador. Solo necesita energía de la batería u otra fuente de energía para funcionar. Considere el multivibrador de transistores simétricos más simple. Su esquema se muestra en la figura. El multivibrador puede resultar complicado dependiendo de las funciones requeridas a realizar, pero todos los elementos que se muestran en la figura son obligatorios, sin ellos el multivibrador no funcionará.

El funcionamiento de un multivibrador simétrico se basa en los procesos de carga-descarga de los condensadores, que junto con las resistencias forman cadenas RC.

Escribí sobre cómo funcionan las cadenas RC anteriormente en mi artículo Capacitor, que puede leer en mi sitio web. En Internet, si encuentra material sobre un multivibrador simétrico, se presenta brevemente y no de manera inteligible. Esta circunstancia no permite que los radioaficionados novatos entiendan nada, sino que solo ayuda a los ingenieros electrónicos experimentados a recordar algo. A pedido de uno de los visitantes de mi sitio, decidí eliminar esta brecha.

¿Cómo funciona un multivibrador?

En el momento inicial de la fuente de alimentación, los condensadores C1 y C2 están descargados, por lo que su resistencia actual es pequeña. La baja resistencia de los condensadores conduce al hecho de que hay una apertura "rápida" de los transistores, causada por el flujo de corriente:

- VT2 en el camino (mostrado en rojo): "+ fuente de alimentación> resistencia R1> baja resistencia de C1 descargado> unión base-emisor VT2> - fuente de alimentación";

- VT1 en el camino (mostrado en azul): "+ fuente de alimentación> resistencia R4> baja resistencia de C2 descargado> unión base-emisor VT1> - fuente de alimentación".

Este es el modo de operación "inestable" del multivibrador. Tiene una duración muy breve, determinada únicamente por la velocidad de los transistores. Y no existen dos transistores absolutamente idénticos. Qué transistor se abre más rápido, ese permanecerá abierto: el "ganador". Supongamos que en nuestro diagrama resultó ser VT2. Entonces, a través de la baja resistencia del capacitor descargado C2 y la baja resistencia de la unión colector-emisor VT2, la base del transistor VT1 se cerrará al emisor VT1. Como resultado, el transistor VT1 se verá obligado a cerrarse, "ser derrotado".

Dado que el transistor VT1 está cerrado, hay una carga "rápida" del condensador C1 a lo largo del camino: "+ fuente de alimentación> resistencia R1> baja resistencia del C1 descargado> unión base-emisor VT2> - fuente de alimentación". Esta carga se produce casi hasta el voltaje de la fuente de alimentación.

Al mismo tiempo, el condensador C2 se carga con una corriente de polaridad inversa a lo largo del camino: "+ fuente de alimentación> resistencia R3> baja resistencia del C2 descargado> unión colector-emisor VT2> - fuente de alimentación". La duración de la carga está determinada por los valores de R3 y C2. Determinan el tiempo en el que VT1 está en estado cerrado.

Cuando el capacitor C2 se carga a un voltaje aproximadamente igual a un voltaje de 0.7-1.0 voltios, su resistencia aumentará y el transistor VT1 se abrirá con el voltaje aplicado a lo largo del camino: "+ fuente de alimentación> resistencia R3> unión base-emisor VT1> - fuente de alimentación". En este caso, la tensión del condensador cargado C1, a través de la unión colector-emisor abierta VT1, se aplicará a la unión emisor-base del transistor VT2. polaridad inversa. Como resultado, VT2 se cerrará y la corriente que anteriormente pasaba a través de la unión colector-emisor abierta VT2 pasará por el circuito: "+ fuente de alimentación> resistencia R4> baja resistencia C2> unión base-emisor VT1> - fuente de alimentación" . Este circuito recargará rápidamente el condensador C2. A partir de este momento, comienza el modo "constante" de autogeneración.

El funcionamiento de un multivibrador simétrico en el modo de generación "estable"

Comienza el primer semiciclo de funcionamiento (oscilación) del multivibrador.

Con el transistor VT1 abierto y VT2 cerrado, como acabo de escribir, el capacitor C2 se recarga rápidamente (desde un voltaje de 0.7 ... 1.0 voltios de una polaridad hasta el voltaje de la fuente de alimentación de la polaridad opuesta) a lo largo del circuito: "+ potencia suministro> resistencia R4> baja resistencia C2> unión base-emisor VT1> - fuente de alimentación. Además, el condensador C1 se recarga lentamente (desde el voltaje de la fuente de alimentación de una polaridad hasta un voltaje de 0,7 ... 1,0 voltios de la polaridad opuesta) a lo largo del circuito: "+ fuente de alimentación> resistencia R2> placa derecha C1 > placa izquierda C1> unión colector-emisor del transistor VT1> - fuente de alimentación".

Cuando, como consecuencia de la sobrecarga de C1, la tensión en la base de VT2 alcance un valor de +0,6 voltios con respecto al emisor de VT2, el transistor se abrirá. Por lo tanto, el voltaje del capacitor cargado C2, a través de la unión colector-emisor abierta VT2, se aplicará a la unión emisor-base del transistor VT1 con polaridad inversa. VT1 se cerrará.

Comienza el segundo semiciclo de funcionamiento (oscilación) del multivibrador.

Cuando el transistor VT2 está abierto y VT1 está cerrado, el condensador C1 se recarga rápidamente (desde un voltaje de 0.7 ... 1.0 voltios de una polaridad hasta el voltaje de la fuente de alimentación de la polaridad opuesta) a lo largo del circuito: "+ fuente de alimentación> resistencia R1> resistencia baja C1> unión base-emisor VT2> - fuente de alimentación". Además, hay una recarga lenta del capacitor C2 (desde el voltaje de la fuente de alimentación de una polaridad, hasta un voltaje de 0.7 ... 1.0 voltios de polaridad opuesta) a lo largo del circuito: "placa derecha C2> colector- unión del emisor del transistor VT2> - fuente de alimentación> + fuente de alimentación> resistencia R3> placa izquierda C2. Cuando el voltaje en la base de VT1 alcance los +0,6 voltios en relación con el emisor de VT1, el transistor se abrirá. Por lo tanto, el voltaje del capacitor cargado C1, a través de la unión colector-emisor abierta VT1, se aplicará a la unión emisor-base del transistor VT2 con polaridad inversa. VT2 se cerrará. En esto, termina el segundo semiciclo de la oscilación del multivibrador y comienza de nuevo el primer semiciclo.

El proceso se repite hasta que el multivibrador se desconecta de la fuente de alimentación.

Formas de conectar la carga a un multivibrador simétrico.

Los pulsos rectangulares se toman de dos puntos de un multivibrador simétrico.- colectores de transistores. Cuando hay un potencial "alto" en un colector, entonces hay un potencial "bajo" en el otro colector (está ausente) y viceversa: cuando hay un potencial "bajo" en una salida, entonces "alto" en el otro. Esto se muestra claramente en la línea de tiempo a continuación.

La carga del multivibrador debe conectarse en paralelo con una de las resistencias del colector, pero en ningún caso en paralelo con la unión del transistor colector-emisor. No puede derivar el transistor con una carga. Si no se cumple esta condición, al menos la duración de los pulsos cambiará y, como máximo, el multivibrador no funcionará. La siguiente figura muestra cómo conectar la carga correctamente y cómo no hacerlo.

Para que la carga no afecte al propio multivibrador, debe tener suficiente impedancia de entrada. Para esto, generalmente se usan etapas de transistores de búfer.

El ejemplo muestra conectar un cabezal dinámico de baja resistencia a un multivibrador. Una resistencia adicional aumenta la resistencia de entrada de la etapa intermedia y, por lo tanto, elimina la influencia de la etapa intermedia en el transistor multivibrador. Su valor debe ser al menos 10 veces el valor de la resistencia del colector. La conexión de dos transistores en un esquema de "transistor compuesto" aumenta considerablemente la corriente de salida. En este caso, es correcto conectar el circuito base-emisor de la etapa intermedia en paralelo con la resistencia colectora del multivibrador, y no en paralelo con la unión colector-emisor del transistor multivibrador.

Para conectar un cabezal dinámico de alta impedancia a un multivibrador no se necesita una etapa intermedia. La cabeza está conectada en lugar de una de las resistencias del colector. La única condición que debe cumplirse es que la corriente que circula por el cabezal dinámico no debe exceder la corriente máxima de colector del transistor.

Si desea conectar LED ordinarios al multivibrador- para hacer una luz intermitente, entonces no se requieren cascadas de búfer para esto. Se pueden conectar en serie con resistencias de colector. Esto se debe al hecho de que la corriente del LED es pequeña y la caída de voltaje durante la operación no es más de un voltio. Por lo tanto, no tienen ningún efecto sobre el funcionamiento del multivibrador. Es cierto que esto no se aplica a los LED superbrillantes, en los que la corriente de funcionamiento es mayor y la caída de voltaje puede ser de 3,5 a 10 voltios. Pero en este caso, hay una salida: aumentar el voltaje de suministro y usar transistores con alta potencia, proporcionando suficiente corriente de colector.

Tenga en cuenta que los condensadores de óxido (electrolíticos) están conectados con puntos positivos a los colectores de transistores. Esto se debe a que sobre las bases transistores bipolares el voltaje no supera los 0,7 voltios en relación con el emisor y, en nuestro caso, los emisores son un signo negativo de la fuente de alimentación. Pero en los colectores de los transistores, el voltaje cambia casi de cero al voltaje de la fuente de alimentación. Los condensadores de óxido no pueden realizar su función cuando están conectados con polaridad inversa. Naturalmente, si usa transistores de una estructura diferente (no N-P-N, un Estructuras P-N-P), luego, además de cambiar la polaridad de la fuente de alimentación, es necesario convertir los LED con cátodos "en el circuito" y los condensadores, ventajas en las bases de los transistores.

Vamos a averiguarlo ahora ¿Qué parámetros de los elementos del multivibrador establecen las corrientes de salida y la frecuencia de generación del multivibrador?

¿Cuáles son los valores de la resistencia del colector? He visto en algunos artículos de Internet incompetentes que los valores de las resistencias del colector son insignificantes, pero afectan la frecuencia del multivibrador. ¡Todo esto es una completa tontería! Con el cálculo correcto del multivibrador, la desviación de los valores de estas resistencias en más de cinco veces del calculado no cambiará la frecuencia del multivibrador. Lo principal es que su resistencia debe ser menor que las resistencias base, porque las resistencias de colector proporcionan una carga rápida de los condensadores. Pero, por otro lado, los valores de las resistencias de colector son los principales para calcular el consumo de energía de la fuente de alimentación, cuyo valor no debe exceder la potencia de los transistores. Si lo resuelve, entonces con la conexión correcta, incluso están en potencia de salida multivibrador no tiene un efecto directo. Pero la duración entre conmutación (frecuencia multivibrador) está determinada por la recarga "lenta" de los condensadores. El tiempo de recarga está determinado por los valores de las cadenas RC: resistencias y condensadores básicos (R2C1 y R3C2).

El multivibrador, aunque se llama simétrico, se refiere solo a los circuitos de su construcción, y puede producir pulsos de salida tanto simétricos como no simétricos. Duración del pulso ( nivel alto) en el colector VT1 está determinada por los valores de R3 y C2, y la duración del pulso (nivel alto) en el colector VT2 está determinada por los valores de R2 y C1.

La duración de la recarga de los condensadores está determinada por una fórmula simple, donde Tau es la duración del pulso en segundos, R es la resistencia de la resistencia en ohmios, CON es la capacitancia del capacitor en Farads:

Por lo tanto, si aún no ha olvidado lo que se escribió en este artículo un par de párrafos antes:

si es igual R2=R3 Y C1=C2, en las salidas del multivibrador habrá un "meandro": pulsos rectangulares con una duración igual a las pausas entre los pulsos, que se ven en la figura.

El período total de oscilación del multivibrador es T es igual a la suma duraciones de pulso y pausa:

Frecuencia de oscilación F(Hz) relacionado con el período T(seg) a través de la relación:

Como regla general, si hay cálculos de circuitos de radio en Internet, son escasos. Es por eso calcularemos los elementos de un multivibrador simétrico usando un ejemplo .

Como cualquier cascada de transistores, el cálculo debe realizarse desde el final: la salida. Y en la salida tenemos una etapa de búfer, luego hay resistencias de colector. Las resistencias de colector R1 y R4 realizan la función de cargar transistores. Las resistencias de colector no tienen ningún efecto sobre la frecuencia de generación. Se calculan en función de los parámetros de los transistores seleccionados. Por lo tanto, primero calculamos las resistencias de colector, luego las resistencias de base, luego los capacitores y luego la etapa intermedia.

El orden y el ejemplo de cálculo de un multivibrador simétrico de transistor.

Datos iniciales:

Tensión de alimentación interfaz de usuario = 12 voltios.

Frecuencia requerida del multivibrador F = 0,2 Hz (T = 5 segundos), y la duración del pulso es igual a 1 (un segundo.

Una bombilla incandescente de automóvil se utiliza como carga. 12 voltios, 15 vatios.

Como habrás adivinado, calcularemos la luz intermitente, que parpadeará una vez cada cinco segundos, y la duración del brillo será de 1 segundo.

Elección de transistores para el multivibrador. Por ejemplo, tenemos los más comunes. tiempos soviéticos transistores KT315G.

Para ellos: Pmáx=150 mW; Imáx=150 mA; h21>50.

Los transistores para la etapa de búfer se seleccionan en función de la corriente de carga.

Para no representar el circuito dos veces, ya he firmado los valores de los elementos en el diagrama. Su cálculo se da más adelante en la Decisión.

Solución:

1. En primer lugar, es necesario comprender que la operación de un transistor a altas corrientes en el modo clave es más segura para el transistor en sí que la operación en el modo de amplificación. Por lo tanto, no es necesario calcular la potencia para el estado de transición en los momentos del paso de una señal alterna, a través del punto de operación "B" del modo estático del transistor: la transición del estado abierto al estado cerrado. y viceversa. Para circuitos de pulso, construido sobre transistores bipolares, generalmente calcula la potencia de los transistores que están en estado abierto.

Primero, determinamos la disipación de potencia máxima de los transistores, que debe ser un valor un 20 por ciento menor (un factor de 0,8) que la potencia máxima del transistor indicada en el libro de referencia. Pero, ¿por qué deberíamos conducir el multivibrador a un marco rígido de altas corrientes? Sí, y debido al aumento de potencia, el consumo de energía de la fuente de alimentación será grande, pero habrá pocos beneficios. Por lo tanto, habiendo determinado la disipación máxima de potencia de los transistores, la reduciremos 3 veces. Una reducción adicional en la potencia disipada no es deseable porque la operación de un multivibrador en transistores bipolares en el modo de baja corriente es un fenómeno "inestable". Si la fuente de alimentación se usa no solo para el multivibrador, o no es del todo estable, la frecuencia del multivibrador también "flotará".

Determine la disipación de potencia máxima: Pras.max = 0.8 * Pmax = 0.8 * 150mW = 120mW

Determinamos la disipación de potencia nominal: Pras.nom. = 120 / 3 = 40 mW

2. Determinar la corriente del colector en estado abierto: Ik0 = Pras.nom. / Ui.p. = 40mW / 12V = 3,3mA

Tomemos como la corriente máxima del colector.

3. Encuentre el valor de la resistencia y potencia de la carga del colector: Rk.total = Ui.p./Ik0 = 12V / 3.3mA = 3.6 kOhm

Seleccionamos resistencias lo más cerca posible de 3,6 kOhm en el rango nominal existente. En la serie nominal de resistencias hay un valor nominal de 3,6 kOhm, por lo tanto, primero consideramos el valor de las resistencias colectoras R1 y R4 del multivibrador: Rk \u003d R1 \u003d R4 \u003d 3,6 kOhm.

La potencia de las resistencias de colector R1 y R4 es igual a la disipación de potencia nominal de los transistores Pras.nom. = 40 mW. Usamos resistencias con una potencia superior a la Pras.nom especificada. - Tipo MLT-0.125.

4. Procedamos al cálculo de las resistencias básicas R2 y R3.. Su valor se encuentra en base a la ganancia de los transistores h21. Al mismo tiempo, para un funcionamiento fiable del multivibrador, el valor de la resistencia debe estar dentro de: 5 veces la resistencia de las resistencias del colector, y menos producto Rk * h21.En nuestro caso Rmin \u003d 3.6 * 5 \u003d 18 kOhm y Rmax \u003d 3.6 * 50 \u003d 180 kOhm

Así, los valores de resistencia Rb (R2 y R3) pueden estar en el rango de 18...180 kOhm. Preseleccionamos el valor medio = 100 kOhm. Pero no es definitivo, ya que debemos proporcionar la frecuencia requerida del multivibrador y, como escribí anteriormente, la frecuencia del multivibrador depende directamente de las resistencias base R2 y R3, así como de la capacitancia de los capacitores.

5. Calcule las capacidades de los condensadores C1 y C2 y, si es necesario, vuelva a calcular los valores de R2 y R3.

Los valores de la capacitancia del capacitor C1 y la resistencia de la resistencia R2 determinan la duración del pulso de salida en el colector VT2. Es durante la acción de este pulso que nuestra bombilla debe encenderse. Y en la condición, la duración del pulso se fijó en 1 segundo.

determine la capacitancia del capacitor: C1 \u003d 1 seg / 100kOhm \u003d 10 uF

Un condensador con una capacidad de 10 microfaradios está disponible en el rango nominal, por lo que nos conviene.

Los valores de la capacitancia del capacitor C2 y la resistencia de la resistencia R3 determinan la duración del pulso de salida en el colector VT1. Es durante la acción de este pulso que opera una "pausa" en el colector VT2 y nuestra luz no debe encenderse. Y en la condición, se estableció un período completo de 5 segundos con una duración de pulso de 1 segundo. Por lo tanto, la duración de la pausa es de 5 segundos - 1 segundo = 4 segundos.

Al transformar la fórmula de duración de la recarga, determine la capacitancia del capacitor: C2 \u003d 4sec / 100kOhm \u003d 40 uF

Un condensador de 40 uF no está en la serie nominal, por lo que no nos conviene, y tomaremos un condensador de 47 uF lo más cerca posible de él. Pero como comprenderá, el tiempo de “pausa” también cambiará. Para evitar que esto suceda, nosotros recalcular la resistencia de la resistencia R3 en función de la duración de la pausa y la capacidad del condensador C2: R3 = 4seg / 47uF = 85kΩ

Según la serie nominal, el valor más cercano de la resistencia de la resistencia es 82 kOhm.

Entonces, obtuvimos los valores de los elementos del multivibrador:

R1 = 3,6 kΩ, R2 = 100 kΩ, R3 = 82 kΩ, R4 = 3,6 kΩ, C1 = 10 uF, C2 = 47 uF.

6. Calcular el valor de la resistencia R5 de la etapa intermedia.

La resistencia de la resistencia limitadora adicional R5 para eliminar la influencia en el multivibrador se selecciona al menos 2 veces la resistencia de la resistencia del colector R4 (y en algunos casos más). Su resistencia, junto con la resistencia de las uniones emisor-base VT3 y VT4, en este caso no afectará los parámetros del multivibrador.

R5 = R4 * 2 = 3,6 * 2 = 7,2 kΩ

Según la serie nominal, la resistencia más cercana es de 7,5 kOhm.

Con el valor de la resistencia R5 = 7,5 kOhm, la corriente de control de la etapa intermedia será igual a:

Yo ex. \u003d (Ui.p. - Ube) / R5 \u003d (12v - 1.2v) / 7.5 kOhm \u003d 1.44 mA

Además, como escribí anteriormente, el valor de la carga del colector de los transistores multivibradores no afecta su frecuencia, por lo que si no tiene dicha resistencia, puede reemplazarla con otro valor "cerrado" (5 ... 9 kilohmios). Es mejor si esto es en la dirección decreciente, para que no haya una caída en la corriente de control en la etapa de amortiguamiento. Pero tenga en cuenta que la resistencia adicional es una carga adicional en el transistor VT2 del multivibrador, por lo que la corriente que fluye a través de esta resistencia se suma a la corriente de la resistencia del colector R4 y es una carga para el transistor VT2: Itotal \u003d Ik + Iupr. = 3,3 mA + 1,44 mA = 4,74 mA

La carga total en el colector del transistor VT2 está dentro de los límites normales. Si excede la corriente de colector máxima especificada en el libro de referencia y multiplicada por un factor de 0,8, aumente la resistencia R4 hasta que la corriente de carga se reduzca lo suficiente, o use un transistor más potente.

7. Necesitamos proporcionar corriente a la bombilla. En \u003d Rn / Ui.p. = 15 W / 12 V = 1,25 A

Pero la corriente de control de la etapa intermedia es de 1,44 mA. La corriente del multivibrador debe incrementarse en un valor igual a la relación:

En / Yo ej. = 1.25A / 0.00144A = 870 veces.

¿Cómo hacerlo? Para un aumento significativo en la corriente de salida use cascadas de transistores construidas de acuerdo con el esquema de "transistor compuesto". El primer transistor suele ser de baja potencia (usaremos KT361G), tiene la ganancia más alta y el segundo debe proporcionar suficiente corriente de carga (tomemos el no menos común KT814B). Luego se multiplican sus ganancias h21. Entonces, para el transistor KT361G h21> 50, y para el transistor KT814B h21=40. Y el coeficiente de transferencia general de estos transistores, conectados de acuerdo con el esquema de "transistor compuesto": h21 = 50 * 40 = 2000. Esta cifra es más de 870, por lo que estos transistores son suficientes para encender una bombilla.

¡Bueno eso es todo!

7.2 Transistor VT1

Como transistor VT1 usamos un transistor KT339A con el mismo punto de funcionamiento que para el transistor VT2:

Tomemos Rk = 100 (Ohm).

Calculemos los parámetros del circuito equivalente para este transistor usando las fórmulas 5.1 - 5.13 y 7.1 - 7.3.

Sk (requerido) \u003d Sk (aprobado) * \u003d 2 × \u003d 1.41 (pF), donde

Sk (requerido) -capacidad de la unión del colector para un Uke0 dado,

Sk (paso) - valor de referencia de la capacidad del colector en Uke (paso).

rb = = 17,7 (ohmios); gb==0.057 (Cm), donde

resistencia de base rb,

Valor de referencia del bucle de realimentación constante.

re \u003d \u003d \u003d 6.54 (Ohm), donde

re-resistencia del emisor.

gbe===1.51(mSm), donde

conductividad del emisor de base gbe,

Valor de referencia para la relación de transferencia de corriente estática en un circuito emisor común.

Ce===0.803 (pF), donde

Ce-capacidad del emisor,

valor de referencia ft de la frecuencia de corte del transistor en el que =1

Ri \u003d 1000 (Ohm), donde

Ri es la resistencia de salida del transistor,

Uke0 (agregar), Ik0 (agregar): respectivamente, los valores de pasaporte del voltaje permitido en el colector y el componente constante de la corriente del colector.

son la impedancia de entrada y la capacitancia de entrada de la etapa de carga.

La frecuencia de corte superior, siempre que cada etapa tenga 0,75 dB de distorsión. valor dado f en cumple con los términos de referencia. No hay necesidad de corrección.

7.2.1 Cálculo del esquema de estabilización térmica

Como se mencionó en el párrafo 7.1.1, en este amplificador, la estabilización térmica del emisor es más aceptable ya que el transistor KT339A es de baja potencia, además, la estabilización del emisor es fácil de implementar. El esquema de estabilización térmica del emisor se muestra en la Figura 4.1.

Procedimiento de cálculo:

1. Seleccione el voltaje del emisor, la corriente del divisor y el voltaje de suministro;

2. Luego calculamos.

La corriente del divisor se elige igual a, donde es la corriente base del transistor y se calcula mediante la fórmula:

La tensión de alimentación se calcula mediante la fórmula: (V)

Las resistencias se calculan de acuerdo con las siguientes fórmulas:

8. Distorsión introducida por el circuito de entrada

El diagrama esquemático del circuito de entrada de la cascada se muestra en la fig. 8.1.

Figura 8.1 - Diagrama esquemático del circuito de entrada en cascada

Bajo la condición de aproximación de la impedancia de entrada de la cascada por un circuito RC en paralelo, el coeficiente de transmisión del circuito de entrada en la región de alta frecuencia se describe mediante la expresión:

son la impedancia de entrada y la capacitancia de entrada de la cascada.

El valor del circuito de entrada se calcula mediante la fórmula (5.13), donde el valor se sustituye en su lugar.

9. Cálculo Cf, Rf, Cp

En el diagrama de circuito del amplificador, hay cuatro condensadores de aislamiento y tres condensadores de estabilización. Los términos de referencia dicen que la distorsión de la parte superior plana del pulso no debe ser superior al 5%. Por lo tanto, cada condensador de acoplamiento debe distorsionar la parte superior plana del pulso en no más del 0,71 %.

La distorsión de la parte superior plana se calcula utilizando la fórmula:

donde τ y - duración del pulso.

Calcular τ n:

τ n y C p están relacionados por la relación:

donde R l, R p - resistencia a la izquierda y derecha de la capacitancia.

Calcular С р. La resistencia de entrada de la primera etapa es igual a la resistencia de las resistencias conectadas en paralelo: el transistor de entrada, Rb1 y Rb2.

R p \u003d R en || R b1 | | R b2 \u003d 628 (Ohm)

La resistencia de salida de la primera etapa es igual a la conexión en paralelo Rk y la resistencia de salida del transistor Ri.

Rl \u003d Rk || Ri \u003d 90.3 (Ohm)

R p \u003d R en || R b1 | | R b2 \u003d 620 (Ohm)

R l \u003d Rk || Ri \u003d 444 (ohmios)

R p \u003d R en || R b1 | | R b2 \u003d 48 (Ohm)

R l \u003d Rk || Ri \u003d 71 (ohmios)

R p \u003d R n \u003d 75 (ohmios)

donde C p1 es un condensador de aislamiento entre Rg y la primera etapa, C 12 - entre la primera y la segunda etapa, C 23 - entre la segunda y la tercera, C 3 - entre la etapa final y la carga. Poniendo todos los demás contenedores a 479∙10 -9 F, proporcionaremos una disminución menor que la requerida.

Calcule R f y C f (U RF = 1V):

10. Conclusión

En este proyecto de curso se desarrolló un amplificador de pulsos utilizando los transistores 2T602A, KT339A, tiene la siguiente especificaciones:

Frecuencia de corte superior 14 MHz;

Ganancia 64dB;

Generador y resistencia de carga 75 Ohm;

Tensión de alimentación 18 V.

El circuito amplificador se muestra en la figura 10.1.

Figura 10.1 - Circuito amplificador

Al calcular las características del amplificador, se utilizó lo siguiente software: MathCad, banco de trabajo.

1. Dispositivos semiconductores. Transistores de media y alta potencia: Manual / A.A. Zaitsev, A. I. Mirkin, V. V. Mokryakov y otros, editado por A.V. Golomedova.-M.: Radio y Comunicación, 1989.-640s.

2. Cálculo de elementos de corrección de alta frecuencia de cascadas amplificadoras en transistores bipolares. Ayuda para enseñar sobre diseño de cursos para estudiantes de especialidades de ingeniería de radio / A.A. Titov, Tomsk: vol. estado Universidad de Sistemas de Control y Radioelectrónica, 2002. - 45p.

línea de trabajo. La recta de trabajo pasa por los puntos Uke=Ek e Ik=Ek÷Rn y cruza los gráficos de las características de salida (corrientes de base). Para lograr la amplitud más alta, al calcular el amplificador de pulso, se eligió el punto de operación más cercano al voltaje más bajo, ya que el impulso en la etapa final será negativo. Según el gráfico de características de salida (Fig. 1), se encontraron los valores de IKpost=4.5 mA, ...

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A la hora de diseñar circuitos electrónicos, suele haber situaciones en las que es deseable disponer de transistores con parámetros mejores que los que ofrecen los fabricantes de elementos de radio. En algunos casos podemos necesitar una mayor ganancia de corriente h 21 , en otros una mayor resistencia de entrada h 11 y aún otros una menor conductividad de salida h 22 . Para solucionar estos problemas, la opción de utilizar un componente electrónico, del que hablaremos a continuación, es excelente.

El siguiente circuito es equivalente a soltero n-p-n semiconductor. En este circuito, la corriente de emisor VT1 es la corriente de base VT2. La corriente de colector del transistor compuesto está determinada principalmente por la corriente VT2.

Estos son dos transistores bipolares separados hechos en el mismo chip y en el mismo paquete. También hay una resistencia de carga en el circuito emisor del primer transistor bipolar. El transistor Darlington tiene los mismos terminales que un transistor bipolar estándar: base, colector y emisor.

Como puede ver en la figura anterior, un transistor compuesto estándar es una combinación de varios transistores. Dependiendo del nivel de complejidad y disipación de potencia, puede haber más de dos en la composición del transistor Darlington.

La principal ventaja del transistor compuesto es una ganancia de corriente h 21 mucho mayor, que se puede calcular aproximadamente mediante la fórmula como el producto de los parámetros h 21 de los transistores incluidos en el circuito.

h 21 \u003d h 21vt1 × h21vt2 (1)

Entonces, si la ganancia del primero es 120 y la segunda es 60, entonces la ganancia total del circuito de Darlington es igual al producto de estos valores: 7200.

Pero tenga en cuenta que el parámetro h21 depende bastante de colector de corriente. En el caso de que la corriente de base del transistor VT2 sea lo suficientemente baja, el colector VT1 puede no ser suficiente para proporcionar el valor deseado de la ganancia de corriente h 21 . Luego, un aumento en h21 y, en consecuencia, una disminución en la corriente de base del transistor compuesto puede lograr un aumento en la corriente de colector VT1. Para ello, se incluye una resistencia adicional entre el emisor y la base VT2, como se muestra en el siguiente diagrama.

Calculemos los elementos para el circuito de Darlington, ensamblados, por ejemplo, en transistores bipolares BC846A, la corriente VT2 es de 1 mA. Entonces su corriente base se determina a partir de la expresión:

i kvt1 \u003d i bvt2 \u003d i kvt2 / h 21vt2 \u003d 1 × 10 -3 A / 200 \u003d 5 × 10 -6 A

Con una corriente tan baja de 5 μA, el coeficiente h 21 disminuye bruscamente y el coeficiente total puede ser un orden de magnitud menor que el calculado. Al aumentar la corriente del colector del primer transistor con una resistencia adicional, puede ganar valor significativamente parámetro común h 21 . Dado que el voltaje en la base es una constante (para un semiconductor típico de tres pines de silicio u ser \u003d 0.7 V), la resistencia se puede calcular a partir de:

R \u003d u bevt2 / i evt1 - i bvt2 \u003d 0,7 voltios / 0,1 mA - 0,005 mA \u003d 7 kOhm

Al mismo tiempo, podemos contar con una ganancia de corriente de hasta 40 000. Es de acuerdo con este esquema que se construyen muchos transistores superbetta.

Agregando alquitrán, mencionaré que este circuito de Darlington tiene un inconveniente tan importante como el aumento de voltaje U ke. Si en los transistores ordinarios el voltaje es de 0,2 V, entonces en un transistor compuesto sube a un nivel de 0,9 V. Esto se debe a la necesidad de abrir VT1, y para ello se debe aplicar un voltaje de hasta 0,7 V a su base (si durante la fabricación se utilizó silicio como semiconductor).

Como resultado, para eliminar el inconveniente mencionado, se realizaron cambios menores al circuito clásico y se obtuvo un transistor Darlington complementario. Dicho transistor compuesto está formado por dispositivos bipolares, pero de diferente conductividad: p-n-p y n-p-n.

Los radioaficionados rusos y muchos extranjeros llaman a tal conexión el esquema Shiklai, aunque este esquema se denominó un par paradójico.

Una desventaja típica de los transistores compuestos que limita su uso es su baja velocidad, por lo que se utilizan ampliamente solo en circuitos de baja frecuencia. Funcionan perfectamente en las etapas de salida de potentes ULF, en circuitos de control de motores y dispositivos de automatización, en circuitos de encendido de automóviles.

En diagramas de circuito el transistor compuesto se designa como bipolar convencional. Aunque, en raras ocasiones, se utiliza una imagen gráfica tan condicional de un transistor compuesto en el circuito.

Uno de los más comunes es el conjunto integrado L293D: estos son cuatro amplificadores de corriente en un solo paquete. Además, el microensamblaje L293 se puede definir como cuatro llaves electrónicas de transistores.

La etapa de salida del microcircuito consiste en una combinación de circuitos Darlington y Shiklai.

Además, los microensamblajes especializados basados ​​en el esquema de Darlington también han recibido el respeto de los radioaficionados. Por ejemplo . Este circuito integrado es esencialmente una matriz de siete transistores Darlington. Dichos ensamblajes universales decoran perfectamente los circuitos de radioaficionados y los hacen más funcionales.

El microcircuito es un interruptor de siete canales de cargas potentes basado en transistores Darlington de colector abierto compuesto. Los interruptores contienen diodos de protección, lo que permite conmutar cargas inductivas, por ejemplo, un devanado de relé. El conmutador ULN2004 es necesario cuando se interconectan cargas de alta potencia con chips lógicos CMOS.

Corriente de carga a través de la batería, dependiendo del voltaje en ella (aplicado a Transición B-E VT1), está regulado por el transistor VT1, cuyo voltaje de colector controla el indicador de carga en el LED (a medida que la corriente de carga disminuye y el LED se apaga gradualmente) y un potente transistor compuesto que contiene VT2, VT3, VT4.

La señal que requiere amplificación a través de la ULF preliminar se alimenta a la etapa de amplificación diferencial preliminar construida sobre compuestos VT1 y VT2. Usando un circuito diferencial en etapa amplificadora, reduce los efectos de ruido y proporciona retroalimentación negativa. El voltaje del sistema operativo se suministra a la base del transistor VT2 desde la salida del amplificador de potencia. DC OS se implementa a través de la resistencia R6.

En el momento en que se enciende el generador, el capacitor C1 comienza a cargarse, luego se abre el diodo zener y se activa el relé K1. El capacitor comienza a descargarse a través de la resistencia y el transistor compuesto. Después de un corto período de tiempo, el relé se apaga y comienza un nuevo ciclo del generador.

Cuando se diseñan circuitos para dispositivos electrónicos de radio, a menudo es deseable tener transistores con parámetros mejores que los que ofrecen los fabricantes de componentes electrónicos de radio (o mejores que los que permite la tecnología de fabricación de transistores disponible). Esta situación se encuentra con mayor frecuencia en el diseño. circuitos integrados. Por lo general, necesitamos más ganancia actual h 21, mayor valor de resistencia de entrada h 11 o menos conductancia de salida h 22 .

Para mejorar los parámetros de los transistores, permiten varios circuitos de transistores compuestos. Hay muchas posibilidades de realizar un transistor compuesto a partir de transistores bipolares o de efecto de campo de diferente conductividad, al tiempo que se mejoran sus parámetros. El esquema de Darlington es el más utilizado. En el caso más simple, esta es una conexión de dos transistores de la misma polaridad. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de un circuito Darlington en transistores npn.

El circuito anterior es equivalente a un solo transistor npn. En este circuito, la corriente de emisor del transistor VT1 es la corriente de base del transistor VT2. La corriente de colector del transistor compuesto está determinada principalmente por la corriente del transistor VT2. La principal ventaja del circuito de Darlington es la alta ganancia de corriente. h 21, que se puede definir aproximadamente como el producto h 21 transistores incluidos en el circuito:

Sin embargo, hay que tener en cuenta que el coeficiente h 21 depende bastante de la corriente del colector. Por lo tanto, a valores bajos de la corriente de colector del transistor VT1, su valor puede disminuir significativamente. ejemplo de dependencia h 21 de corriente de colector para transistores diferentes se muestra en la figura 2

Como puede verse en estos gráficos, el coeficiente h 21e prácticamente no cambia por solo dos transistores: KT361V doméstico y BC846A extranjero. Para otros transistores, la ganancia actual depende significativamente de la corriente del colector.

En el caso de que la corriente de base del transistor VT2 sea lo suficientemente pequeña, la corriente de colector del transistor VT1 puede no ser suficiente para proporcionar el valor requerido de ganancia de corriente. h 21 . En este caso, aumentando el coeficiente h 21 y, en consecuencia, se puede lograr reducir la corriente de base del transistor compuesto aumentando la corriente de colector del transistor VT1. Para ello, se conecta una resistencia adicional entre la base y el emisor del transistor VT2, como se muestra en la Figura 3.

Por ejemplo, definamos los elementos para el circuito de Darlington, ensamblados en transistores BC846A.Sea la corriente del transistor VT2 de 1 mA. Entonces su corriente base será igual a:

A esta corriente, la ganancia actual h 21 cae bruscamente y la ganancia de corriente general puede ser significativamente menor que la calculada. Al aumentar la corriente del colector del transistor VT1 con una resistencia, puede ganar significativamente en el valor de la ganancia total h 21 . Dado que el voltaje en la base del transistor es una constante (para un transistor de silicio tu be = 0,7 V), luego calculamos según la ley de Ohm:

En este caso, tenemos derecho a esperar una ganancia actual de hasta 40 000. Esta es la cantidad de transistores superbetta nacionales y extranjeros, como KT972, KT973 o KT825, TIP41C, TIP42C. El circuito de Darlington se usa ampliamente en las etapas de salida de los amplificadores de baja frecuencia (), amplificadores operacionales e incluso digitales, por ejemplo, .

Cabe señalar que el circuito de Darlington tiene una desventaja como el aumento de voltaje tu ke Si en transistores ordinarios tu ke es de 0,2 V, luego en el transistor compuesto este voltaje sube a 0,9 V. Esto se debe a la necesidad de abrir el transistor VT1, y para ello se debe aplicar un voltaje de 0,7 V en su base (si estamos considerando silicio transistores).

Para eliminar este inconveniente, se desarrolló un circuito de un transistor compuesto basado en transistores complementarios. En Internet ruso, se llamó el esquema Shiklai. Este nombre proviene de un libro de Tietze y Schenck, aunque anteriormente este circuito había tenido otro nombre. Por ejemplo, en la literatura soviética se le llamó pareja paradójica. En el libro de V. E. Helein y V. H. Holmes, un transistor compuesto sobre transistores complementarios se denomina circuito blanco, por lo que simplemente lo llamaremos transistor compuesto. En la Figura 4 se muestra un diagrama de un transistor pnp compuesto en transistores complementarios.

De la misma manera, se forma un transistor npn. En la Figura 5 se muestra un diagrama de un transistor npn compuesto en transistores complementarios.

En la lista de referencias se le da el primer lugar al libro de la edición de 1974, pero hay LIBROS y otras ediciones. Hay fundamentos que no se vuelven obsoletos por mucho tiempo y una gran cantidad de autores que simplemente repiten estos conceptos básicos. ¡Tienes que ser capaz de hablar claramente! Durante todo este tiempo actividad profesional He conocido menos de diez LIBROS. Siempre recomiendo aprender circuitos analógicos de este libro.

Fecha de la última actualización del expediente 18/06/2018

Literatura:

Junto con el artículo "Transistor compuesto (circuito de Darlington)" dicen:

http://sitioweb/Sxemoteh/ShVklTrz/kaskod/

http://sitioweb/Sxemoteh/ShVklTrz/OE/