Расчет входного каскада

 

1. Напряжение питания E_п равно напряжению питания выходного каскада – 15 В:

2. Выбор транзистора промежуточного каскада.

Для выходного каскада транзистор выбирают аналогично транзистору выходного и промежуточных каскадов: по верхней граничной частоте f_b, максимальной величине тока коллектора Iк, максимальной рассеиваемой транзистором мощности и наибольшему допустимому напряжению коллектора U_{КЭ доп}. Различие в величине максимального тока. Максимальный ток коллектора выбирается из условия:

,

Здесь K_U3=1,36, K_U2=33,4 – коэффициенты усиления выходного и промежуточного каскадов, R_н1=R_вх2+R_ф=76,6 Ом – сумма сопротивлений фильтра и входного сопротивления промежуточного каскада по переменному току; подставляя данные получаемI_Kmax≥ 3 мА. Определяем I_Kmax равным 10 мА. Ток I_К0 выберем равным половине I_Kmax: I_K0 = 0.5 I_Kmax = 5 мА. Максимальная рассеиваемая транзистором мощность должна превышать величину I_K0U_КЭ0=0,0375 Вт, где U_КЭ0 – падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке, определяется по нагрузочной прямой: = 7,5 В.

Поставленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ315В. Его параметры:

f_b = 250 Мгц

I_{К доп} = 100 мА > 10 мА

U_{КЭ доп} = 40 В. Е_п = 15 В < 0.8U_{КЭ доп} = 32 В.

P _доп = 0,15 Вт > I_K0 U_КЭ0=0,0375 Вт.

3. Расчет резисторов R_К и R_Э.

Значение максимального напряжения на коллекторе U_Kмакс = Е_п = 15 В. Величину сопротивления в цепи эмиттера R_Э выбирают исходя из условия, чтобы падение напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Е_п:

U_RЭ = 0.2 Е_п

При Е_п = 15 В, U_RЭ=3 В.

 

Подставляя I_К0=5 мА,  получаем: R_Э=600 Ом.

Сопротивление в цепи коллектора R_К рассчитываем аналогично, задавшись напряжением на нем:

,

Подставив полученные данные получим: U_RК=  4,5 В. Сопротивление R_К определяется по формуле:

R_K = U_RК / I_K0,

 

R_К = 900 Ом.

 

 

  Входной каскад: Выходные характеристики и нагрузочная прямая.

Входной каскад: Входные характеристики.

4. Расчет сопротивления нагрузки по переменному току R_Н~ :

Сопротивление нагрузки по переменному току R_Н~ образовано параллельным соединением R_Н  и R_К и равно:

 

Подставляя R_Н=R_н1=76,6 Ом, R_К = 900 Ом, получим: R_Н~=70,6 Ом.

5. Определение входной проводимости транзистора:

Определяем ток базы в рабочей точке (рис. 1): I_oб=0,12 мА, проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной определяем входную проводимость:

∆I_Б=0,2 мА, ∆U_БЭ=0,15 В, y₁₁=0,0013 См.

6. Определение крутизны транзистора:

∆I_К=10 мА, ∆U_БЭ=0,1 В S=0,1 А/В.

7. Расчет резисторного делителя:

С помощью резисторного делителя задается положение рабочей точки; определим U_0Б:

U_0Б=U_0Э+U_0БЭ,

По входным характеристикам определяем U_0БЭ=0,56 В, U_0Э=U_RЭ=3 В и подставляя получаем U_0Б=3,56 В.

Номиналы резисторов рассчитываются по формулам:

, ,

Пренебрегая обратным током I_К0, выбирая I_Д=5I_0Б, рассчитываем номиналы резисторов:

R1=15888 Ом, R2=5933 Ом;

8. Определение коэффициента глубины ООС для переменного тока и входного сопротивления каскада по переменному току для получения требуемого коэффициента усиления устройства:

Общий коэффициент усиления усилителя равен произведению коэффициентов усиления всех его каскадов:

K_U= K_вх.дел K_U1 K_U2 K_U3, где

 

Требуемый же коэффициент усиления равен K_UТ =60. В цепь эмиттера входного каскада включена цепочка ООС по переменному току, при этом коэффициент усиления будет равен:

,

При этом глубина ООС выбирается исходя из соотношения:

Величина входного сопротивления каскада по переменному току определяется как суммарное сопротивление параллельно включенных R1, R2, и (1/y₁₁)*γ_~, где γ_~=1+S(R_ос//R_Э) – глубина ООС:

R_ВХ≈=R1//R2//[(1/y₁₁)(1+S(R_ос//R_Э))],

В итоге получаем систему уравнений:

,

Решая которую, получаем R_ВХ≈=2077 Ом, R_ос =45,1 Ом