Предварительный усилитель

Рис. 3 Принципиальная электрическая схема предварительного усилителя

 

 

Этот усилитель выполняет две основные функции:

à обеспечивает баланс фаз

à обеспечивает коэффициент усиления ³ 3

 

Рассчитаем элементы, относящиеся к усилительному каскаду на транзисторе VT4.

Усилитель напряжения работает на нагрузку, на мост Вина, на ООС.

U_вых.у = U_{н ус. напр} = (В)

Рассчитаем скорректированное значение сопротивления нагрузки двухкаскадного усилителя:

R_{н ус. напря скоррект} = R_ООС||R_вхЦВmin.||R_{н ус. напр} (Ом)

 

Определим ток в нагрузке:

(А)

Зададимся I_Kmin4 и U_КЭmin4 :

(мА)

(В)

Определим I_KMAX4:

I_Kmax4 = (2~5) ∙ (2·I_H4 + I_Kmin4) (А)

Определим l₄:

Определим напряжение питания:

Зададимся g₄ = 0,05

(В)

Принимаем Е_К = (В)

Пересчитаем g₄

Определяем значение сопротивления резистора в цепи коллектора транзистора VT4:

(Ом)

Принимаем R₁₆ = (Ом)

Определим падение напряжения на резисторе R₁₇ и величину напряжения, до которого зарядится конденсатор С₂₀:

U_R17 = E_K · g₄ (В)

U_C20 = ∙U_вых.у. + U_КЭmin4 + U_R17 (В)

Определим покоя транзистора VT_{4 -} I_П4:

(мА)

Определим напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора VT4 - U_КЭ4:

U_КЭ4 = E_K – (I_П4+ I_Kmin4) ∙ R₁₆ - U_R17 (В)

Определим допустимую мощность, рассеиваемую на транзисторе VT4:

P_КДОП = I_П4 · U_КЭ4 (Вт)

Выбираем транзистор VT4, соответствующий по мощности (должна не менее чем в два раза превышать расчетную P_Кдоп), напряжению на участке коллектор – эмиттер (должно быть больше), основные характеристики сводим в таблицу вида:

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ доп, В	Ikmax, A	βmin	Iко, мА
VT4

 

Так как значение I_k0 сильно отличается от I_Kmin4, то произведем перерасчет с учетом того, что I_Kmin4= I_ko=30 мкА

Определим максимальный ток коллектора транзистора VT4 - I_Kmax4 :

I_Kmax4 = (2~5) ∙· (2·I_H4 + I_Kmin4) (мА)

Определим ток базы транзистора VT4:

(мА)

Определим резистор в цепи эмиттера:

(Ом) По ряду Е24 принимаем R₁₇= Ом.

Определим ток делителя:

I_Д = (2~5)· I_Б4 (мА)

Определим значения сопротивлений резисторов делителя базы:

U_R16=R₁₆∙() (В)

(Ом)

Принимаем R₁₄= (Ом)

U_БЭ4= -R₁₄∙() (В)

(Ом)

Принимаем R₁₅= (Ом)

(А)

Определим значение емкости конденсатора в цепи эмиттера:

(Ф)

Принимаем С₁₉ = (мкФ)

Определим коэффициент усиления каскада на транзисторе VT4:

,

где значение сопротивления в области базы примем r_Б4 = 400 (Ом).

(Ом)

R_к~4 = R_H4 || R₁₆ (Ом)

Определим входное и выходное сопротивления каскада на транзисторе VT4:

R_ВХ4= R₁₄ || R₁₅ || (r_Б4 + r_Э4· (1+b₄)) (Ом)

r_К4 = (Ом)

R_ВЫХ4 = r_K4 || R₁₆ (Ом)

Определим входное напряжение каскада на транзисторе VT4:

(В)

Рассчитаем элементы, относящиеся к усилительному каскаду на транзисторе VT3.

_. = U_вх4 (В)

R_{н ус.наVT3} = R_ВХ4= (Ом)

Определим ток в нагрузке:

(мА)

Зададимся значениями тока и напряжения I_Kmin3 и U_КЭmin3:

(мА)

(В)

Определим максимальное значение тока коллектора транзистора VT3 - I_KMAX3 :

 

I_Kmax3 = (2~5) · (2·I_H3 + I_Kmin3) (мА)

Определим величину :

 

Определяем значение сопротивления резистора в цепи коллектора транзистора VT3:

(Ом)

Принимаем R₁₁ = (Ом)

Определим падение напряжения на разделительном конденсаторе С₁₇:

U_C17 = ∙ _. + U_КЭmin3 + U_R12 (В)

Определим ток покоя транзистора VT3I_П3:

(мА)

Определим значения напряжения на участке коллектор-эмиттер транзистора VT3:

 

U_КЭ3 = E_K – (I_П3+ I_Kmin3)· R₁₁ - U_R12 (В)

Определим допустимую мощность, рассеиваемую на транзисторе VT3:

 

P_КДОП = I_П3 · U_КЭ3 (Вт)

Выбираем транзистор VT3, в соответствии с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида:

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ доп, В	Ikmax, A	βmin	Iко, мА
VT3

 

Определим ток базы транзистора VT3:

(мА)

Определим значение сопротивления резистора в цепи эмиттера:

(Ом)

По ряду Е24 принимаем R₁₂= (Ом)

Определим ток делителя:

I_Д = (2~5)· I_б3 (мА)

Определим значение сопротивлений резисторов делителя базы:

U_R11=R₁₁∙() (В)

(Ом)

Принимаем R10= (Ом)

 

U_БЭ3= -R₁₀∙() (В)

 

(Ом)

Принимаем R₉= (Ом)

(А)

Определим значение емкости конденсатора в цепи эмиттера:

(Ф)

Принимаем С₁₆ = (Ф)

Определим коэффициент усиления каскада (без ООС) на транзисторе VT3:

где: r_Б3 = 400 (Ом)

(Ом)

R_K~3 = R_H3 || R₁₁ (Ом)

Определим входное сопротивление каскада на транзисторе VT3:

R_ВХ3=R₁₀||R₉||(r_б3+r_э3 (1+b₃)) (Ом)

Определим выходное сопротивление каскада на транзисторе VT3:

r_К3 = (Ом)

R_ВЫХ4 = r_K3 || R₁₁ (Ом)

Определим общий коэффициент усиления каскадов:

 

K=K₃∙K₄

 

Определим входное напряжение предварительного усилителя:

(В)

 

3.4 Эмиттерный повторитель №1 на транзисторах VT2,VT1

Рис.8 Принципиальная электрическая схема эмиттерного повторителя №1 на транзисторах VT2,VT1

 

Нагрузкой этого эмиттерного повторителя является предварительный усилитель, поэтому:

U_Н = U_BX.У= (В)

R_Н = R_ВХ.3= (Ом)

 

Примем значение тока покоя транзистора VT2 равным 5 мА

I_П2 = 5 (мА)

Примем значение максимального напряжения на участке коллектор-эмиттер равным 20 В, тогда минимальное значение этого напряжения составит:

U_КЭ2min= 0,1∙U_КЭ2max = 2 (В)

Рассчитаем значение напряжения U_КЭ2:

U_КЭ2=Uн+ U_КЭ2min (В)

Определим мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора VT2:

P_Кдоп2= U_КЭ2·I_П2 (Вт)

Определим напряжение источника питания:

Ек=2∙U_КЭ2 (В)

Примем Ек= (В)

 

Выбираем транзисторы VT1, VT2, в соответствии с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида:

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ доп, В	Ikmax, A	βmin	fгр, МГц	Cк, пФ	Iко, мА
VT1
VT2

 

Определим ток базы транзистора VT2:

(мА)

Определим ток базы и ток покоя транзистора VT1:

По графику зависимости от тока эмиттера определяем, что ≈7,5.

(А)

(А)

Примем значение тока делителя равным: (А)

Определим значение сопротивления резистора в цепи эмиттера транзистора VT2:

I_R8=I_б2+I_{П2 (} А)

(Ом)

Принимаем R₈ = (Oм)

U_КЭ2=Е_К-R₈∙I_R8 (В)

U_R8=R₈∙I_{R8 (В)}

Примем значение сопротивления резистора R₇ =6200 Ом:

Тогда:

I_R7= I_б1 (А)

U_R7=R₇∙I_R7 (В)

Определим значение сопротивлений резисторов в цепи делителя:

(А)

(Ом)

Принимаем R₅ = (Ом)

U_R5=R₅∙I_R5 (В)

(В)

(А)

(Ом)

Принимаем R₆ = (Ом)

Будем вести расчет эмиттерного повторителя по переменному току:

Определим эквивалентное сопротивление эмиттера R_Э~ :

R_Э~ = R_H || R₅ || R₆ || R₈ (Ом)

Определим коэффициент передачи повторителя:

(Ом)

.

Определим входное сопротивление повторителя:

(Ом)

Определим выходное сопротивление повторителя:

R_ВЫХ.П = r_Э2 (Ом)

Определим значение емкости конденсатора С₁₄:

(Ф)

Примем С₁₄= (мкФ)

Определим входное напряжение повторителя:

(В)

Карты режимов

 

В карте режимов необходимо привести информацию обо всех элементах рассчитанного устройства, сведенную в таблицы, следующего вида:

 

Резисторы:

Позиционное обозначение	R, Ом	U, В	I, А	P, Вт	Тип
R1*		0,698	0,000032	0,000022	СП3-30-0,125

Конденсаторы:

Позиционное обозначение	C, мкФ	U, В	UMAX, В	Тип
С1*	0,043	0,655		К10-17

 

Транзисторы:

Позиционное обозначение	Uбэ, В	Uкэ, В	IБ, А	IК, А	IЭ, А	PК, Вт	Тип
VT1*	0,638	4,819	0,0000039	0,000029	0,000033	0,00014	1Т311Л

 

Стабилитроны:

Позиционное обозначение	UСТ, В	I, мА	P, мВт	Тип
VD1*		22,549	0,2705	КС512А1

 

*-примеры

Спецификация элементов

В спецификации элементов необходимо привести информацию о количестве, наименовании, типе и позиционном обозначении (номере) всех элементах рассчитанного устройства, сведенную в таблицы, следующего вида:

Резисторы:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
R2, R4, R5, R6…*	МЛТ-0,125

Конденсаторы:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
C1, C2, C3, C4, C5…*	К10-17

Транзисторы:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
VT1, VT2, VT3…*	1T311Л

Стабилитроны:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
VD1*	КС512А1

* - примеры