Расчет первого каскада усиления на V1

1. Для определения тока коллектора V1 в точке покоя, амплитуды тока коллектора и сопротивления резистора 3 составим следующую систему уравнений:

= ( - ) ,	(2)
= + .	(3)

Учитывая, что V1 работает в режиме А, примем

= .

(4)

Из выражения (2) получаем

= / + .

(5)

Из формул (3) и (4) имеем

= + .

(6)

Из выражений (5) и (6) находим

= .

(7)

Согласно выражению (7), получаем два условия для выбора :

< = = 90, > = = 4.

В соответствии с выражением (7), чем меньше , тем больше , что увеличивает , но уменьшает I , которое обычно нецелесообразно принимать менее 50…100 мкА (для кремниевых транзисторов) из-за уменьшения . Выбираем =10. Из выражения (7) получаем

= (0,58 0 )/( -10 ) = 3,26 кОм.

По ГОСТу, =3 кОм.

Амплитуда тока коллектора транзистора V1, согласно выражению (3),

= + = 28 мкА.

Ток коллектора в точке покоя = = 1 0 = 0,28 мА.

2. Для транзистора КТ342Б проверяем возможность использования тока следующим образом: = 0,28 мА < = 50 мА; = 0,28 мА > > 10 = 0,5 мкА. При = 0,28 мА коэффициент передачи тока 280.

3. Проверяем транзистор по предельному значению напряжения: =17 B < < = 25 B.

4. Ток базы в точке покоя = / = /280 = 1 мкА.

5. Ток эмиттера в точке покоя = + = + =

= 281 мкА.

6. Постоянное напряжение на резисторе 5, согласно рис.1:

= - - . Выбираем напряжение U .

Очевидно, что U должно быть меньше = 9,32 B. Пусть = 5 B, тогда = 9,32-0,58-5=3,74 B.

7. Сопротивление = / _{э 01} = 3,74/(0,28 ) = 13,3 кОм.

По ГОСТу, = 13 кОм.

8. По входным статическим характеристикам транзистора V1 [25] для тока базы 1 мкА находим напряжение база-эмиттер в точке покоя 0,45 B.

9. Напряжение на резисторе 2:

= + + = 0,45 + 7,68 + 3,74 = 11,87 B.

10. Выбираем ток делителя = (5…10) = 5 мкА.

11. Сопротивление = = = 2,3 МОм.

По ГОСТу, = 2,2 МОм.

12. Напряжение на резисторах и (рис.1) = - =17- 11,87 =

= 5,13 B.

13. Сопротивление = + = /( + ) = 5,13/( 0 +10 ) =

= 855 кОм.

14. Выбираем сопротивления резисторов и по ГОСТу, причем желательно выбрать по возможности большего значения: =820 кОм, =36 кОм.

15. Сопротивление делителя по переменному току:

= ₂/( ₁+ ₂) = =597 кОм.

16. Эквивалентное сопротивление источника сигнала:

= /( + ) = /(1+597) 1 кОм.

17. Сопротивление нагрузки транзистора V1 по переменному току:

= /( + ) = + 252) = 232 Ом.

18. Сопротивление базы транзистора V1 = /C =

= =38 Ом.

19. Входное сопротивление транзистора V1 без ОС:

= + (1+ ) = 38+ (1+280) 25,1 кОм.

20. Коэффициент усиления каскада на V1 без учета местной ОС:

= / = 28 32/25100 2,6.

Для расчета сопротивления резистора учтем следующие обстоятельства. Из-за наличия в усилителе (рис.1) через резисторы , действует как местная ООС в каскаде на V1, так и общая ОС. Местная ОС увеличивает входное сопротивление V1 и уменьшает . При заданной сквозной глубине ОС и известном выбирать произвольно нельзя (см. п. 5 расчета каскада на V2). Для определения можно использовать следующий последовательный подход.

21. Так как местная ОС в каскаде на V1 уменьшит общую сквозную глубину ОС, то выбираем ее с некоторым запасом =15.

22. Коэффициент усиления усилителя без учета обратных связей:

= = 2, 230 = 3198.

23. Коэффициент передачи по напряжению входной цепи усилителя без учета обратных связей = / ( + ) = 25,1/(1 + 25,1) = 0,96.

24. Коэффициент передачи цепи ОС в общей петле:

= ( - 1)/ = (15 - 1) / 0,9 198 = 0,00456.

25. Сопротивление = /(1 - ) =0,0045 0 = 59,3 Ом. По ГОСТу, =62 Ом.

26. С учетом местной ОС входное сопротивление каскада на V1:

= + (1 + ) = 25100 + 62(1 + 280) = 42,5 кОм.

27. Коэффициент усиления по напряжению первого каскада с учетом местной ОС: = / = 28 32/42500 = 1,53.

28. Коэффициент передачи по напряжению входной цепи усилителя с учетом местной ОС:

= 42,5/(1 + 42,5) = 0,977 1.

29. Коэффициент усиления усилителя с учетом местной ОС:

= = 1,5 230 = 1880.

30. Сквозная глубина ОС в общей петле:

=1 + =1 + 0,0045 880 = 9,57.

31. Так как увеличением сквозную глубину ОС изменить практически не удается, то уменьшим сопротивление резистора по переменному току. Выбираем =9,1кОм, тогда = 62 / 9100 = 0,0068.

32. Сквозная глубина ОС =1 + = 1 + 0,006 880 = 13,7. Такая глубина ОС подходит в усилителе для получения заданных нелинейных искажений.

33. Так как , то = . Коэффициент усиления по напряжению усилителя с общей ОС = / = 1880/13,7 = 137.

34. Входное сопротивление усилителя с учетом общей ОС:

= = 42,5 3,7 = 582 кОм.

35. Сопротивление = /( - ) = 1 9,1/(13-9,1) = 30,4 кОм.

По ГОСТу, = 30 кОм.

36. Емкость = = 21 0 Ф.

По ГОСТу, = 200 мкФ.

37. Емкость =1/ 0 = 4,4 мкФ.

По ГОСТу, = 5 мкФ.

38. Входное сопротивление усилителя с учетом делителя:

=582 · 597/(582+597) = 294 кОм.

39. Амплитуда напряжения, необходимая на входе усилителя:

мВ.

40. Так как , то требуемая для усилителя ЭДС источника сигнала мВ. Такое значение подходит, так как оно меньше, чем задано в исходных данных (техническом задании на проектирование).