Сн — емкость нагрузки.

Эквивалентная входная емкость каскада включает емкость перехода база — эмиттер и пересчитанную на вход емкость перехода база — коллектор Ск :

                                                                         (1.42)

С0=5,3 нФ;

=0,7 мкс; =0,5 мкс;

= 0,9 мкс.

fВ=180 кГц.

Определим частотные искажения в области верхних частот

                                                                   (1.40)

 МВ=0,013

и сравним их с заданным значением М. Т.к. условие выполняется, т.е. МВ(дБ)<М(дБ), следовательно расчет произведен верно.

Контрольное задание №2

тип схемы: 7;

тип транзистора: p-n-p - КТ363Б

Выпишем основные параметры заданных транзисторов:

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.

Страницы: 1, 2