тип схемы: 7;
тип транзистора: p-n-p - КТ363Б
Выпишем основные параметры заданных транзисторов:
КТ363Б | |
h21Эmin | 40 |
h21Эmax | 120 |
|h21Э| | 15 |
fизм, МГц | 100 |
τK, пс | 5 |
CK, пФ | 2 |
Eг=1мВ; fc=10кГц; Rг=1кОм; Rн=1кОм; Сн=100пФ; Ср2=10мкФ.
Принципиальная схема анализируемого каскада с подключенными к ней источником сигнала и нагрузкой имеет вид:
Рассчитаем режим работы транзисторов по постоянному току, пусть Еп=10 В.
Расчет схемы по постоянному току проводится в следующем порядке. Рассчитаем ток делителя в базовых цепях транзисторов:
(2.1)
Определить потенциалы баз транзисторов:
(2.2)
(2.3)
Найдем потенциалы эмиттеров транзисторов:
(2.5)
(2.6)
Напряжение U0БЭ выбирается в интервале 0.5...0,7 В для кремниевых транзисторов, выберем U0БЭ=0,5В.
Рассчитаем ток в резисторе, подключенном к эмиттеру первого транзистора:
(2.7)
Рассчитаем ток коллектора в рабочей точке, для этого найдем сначала найдем среднее значение коэффициента передачи тока:
(2.8)
h21Э =69,
тогда:
(2.9)
(2.10)
Определим напряжение на коллекторе в рабочей точке:
(2.11)
(2.12)
По результатам расчета статического режима определяются параметры моделей первого и второго транзисторов:
Выходная проводимость определяется как
(2.13)
h221=1,3*10-5 См, h222=1,2*10-5 См.
Здесь UA— напряжение Эрли, равное 100... 200 В у транзисторов типа n-р-n. Примем UA=100В.
Предельная частота усиления транзистора по току определяется по единичной частоте усиления fТ:
(2.14)
Граничная частота fТ находится по формуле:
(2.15)
fТ1,2=1,5 ГГц;
=22 МГц.
Объемное сопротивление области базы rБ можно определить из постоянной времени τК коллекторного перехода транзистора, приводимой в справочниках:
(2.16)
rБ1,2=2,5 Ом.
Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода определяется по формуле:
(2.17)
rБ’Э1 =2,2 кОм, rБ’Э2 =2,2 кОм.
где дифференциальное сопротивление эмиттера;
0,026 мВ — температурный потенциал при Т= 300 К;
m — поправочный коэффициент, принимаемый примерно равным 1.5 для кремниевых транзисторов.
rЭ1 =31 Ом, rЭ2 =31 Ом.
Емкость эмиттерного перехода равна:
(2.18)
СБ’Э1 =3,4 пФ; СБ’Э2 =3,3 пФ
Определим коэффициент передачи по напряжению, входное и выходное сопротивление оконечного каскада, построенного по схеме с ОЭ.
Входное сопротивление транзистора VT2:
h112=rБ2+rБ’Э2=2,2 кОм (2.19)
Входное сопротивление каскада:
(2.20)
Выходное сопротивление каскада:
(2.21)
Сопротивление нагрузки каскада по переменному току:
(2.22)
Коэффициент передачи каскада по напряжению:
(2.23)
KU2 =16
Определим коэффициент передачи по напряжению, сквозной коэффициент передачи по напряжению, входное и выходное сопротивления входного каскада. При этом необходимо учитывать, что нагрузкой входного каскада является входное сопротивление оконечного каскада. Входной каскад построен по схеме с ОЭ.
Входное сопротивление транзистора VT2:
h111=rБ1+rБ’Э1=2,2 кОм (2.24)
Входное сопротивление каскада:
(2.25)
Выходное сопротивление каскада:
(2.26)
(2.27)
Сопротивление нагрузки каскада по переменному току:
(2.28)
Коэффициент передачи каскада по напряжению:
(2.29)
KU1 =32
Сквозной коэффициент передачи по напряжению:
(2.30)
Коэффициент передачи по напряжению всего усилителя определяется по формуле
KU= KU1* KU2 =500 (2.31)
Сквозной коэффициент передачи по напряжению KE всего усилителя определяется аналогично:
KЕ= KЕ1* KU2=310 (2.32)
Входное сопротивление усилителя определяется входным сопротивлением входного каскада, а выходное – выходным сопротивлением оконечного каскада.
Постоянные времени в области нижних частот, связанные с разделительными конденсаторами Ср1, Ср2, определяются по формулам:
τН1=Ср1*(Rг+ RВХ1)=13 мс (2.33)
τН2=Ср2*(RВЫХ2+ Rн)=20 мс (2.34)
Постоянная времени в области нижних частот, связанная с блокировочным конденсатором Сэ, определяется по формуле:
τН3=СэRэ=30 мс (2.35)
Эквивалентная постоянная времени в области нижних частот равна
(2.36)
где τНi, τНj - эквивалентные постоянные времени каскада в области нижних частот связанные с i-м разделительным и j-м блокировочным и конденсаторами соответственно. τН =10 мс
Нижняя частота среза определяется по формуле:
(2.37)
В усилителе имеются три постоянных времени в области верхних частот, связанные с входными цепями входного и оконечного транзисторов и емкостью нагрузки:
τВi=Сi*Ri, (2.38)
где Сi – емкость i-го узла относительно общего провода,
Ri – эквивалентное сопротивление i-го узла относительно общего провода.
Входная емкость транзистора в схеме с общим эмиттером равна:
(2.39)
(2.40)
С01= 70 пФ, С02=37 пФ.
n (2.41)
(2.42)
(2.43)
Эквивалентная постоянная времени в области верхних частот равна
(2.44)
τВ =75 нс
Верхняя частота среза определяется по формуле:
(2.45)
fВ =2 МГц
Литература
1. Войшвилло. Г. В. Усилительные устройства / Г. В. Войшвилло. — М.: Радио и связь, 1983.
2. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника. / У. Титце, К. Шенк. — М.: Мир, 1982.
3. Галкин, В. И. Полупроводниковые приборы: справочник / В. И. Галкин, А. Л. Булычев, В. А. Прохоров. — 2-е изд. — Минск: Беларусь, 1987.