Расчёт на НЧ:
На низких частотах влияние оказывает разделительная ёмкость Ср и Сэ, их и рассчитаем исходя из допустимых частотных искажений на каскад. Разделим заданные искажения между двумя ёмкостями Ср и Сэ.
Зададимся частотными искажениями приходящимися на Ср:
Из номинального ряда ёмкостей выберем Ср=18 мкФ.
Тогда на ёмкость Сэ приходятся следующие частотные искажения:
И расчет будет выполняться по следующей формуле:
По ряду номиналов Сэ = 1500 мкФ, что является очень большим номиналом, для его уменьшения мы введём НЧ - коррекцию в одном из предыдущих каскадах и пересчитаем Сэ ещё раз позднее.
Для расчета входного сопротивления этого каскада выполним следующие действия:
Где Rдел был нами рассчитан ранее, а Rf рассчитаем чуть позднее.
Входная ёмкость каскада равна:
Амплитуды напряжения и тока на входе найдём по следующим формулам:
Расчёт на СЧ:
На средних частотах ёмкости не оказывают какого-либо значительного влияния. На данных частотах произведём расчет коэффициента усиления и влияния ООС:
Для получения требуемого коэффициента усиления введем ООС с фактором равным:
Рассчитаем RF – сопротивление эмиттера для обеспечения заданной ООС.
Так как Rэ для термостабилизации и для обеспечения заданной ООС различаются довольно значительно, воспользуемся следующим методом, зашунтируем ёмкостью Сэ следующую часть Rэ:
Именно её и будем шунтировать.
Расчёт на ВЧ:
На ВЧ начинает оказывать активное влияние ёмкость Сo, что приводит к спаду усиления до нуля.
Для обеспечения коэффициента частотных искажений проводимость в цепи коллектора должна быть не менее:
-эквивалентная ёмкость.
- постоянная времени цепи, где rб – справочный параметр.
fт – граничная частота транзистора (справочный параметр).
Так как наше Rк меньше полученного значения, следовательно удовлетворяет заданным частотным искажениям.
1.4 Расчёт третьего каскада
Третьим каскадом будет эмиттерный повторитель (каскад по схеме с ОК). Введение межкаскадного повторителя позволит последующим каскадам работать на высокоомную нагрузку (Rвх эмиттерного повторителя), а следовательно, и вводить в них НЧ – коррекцию, основным требованием для которой является высокоомность нагрузки каскада с коррекцией. Таким образом, введение одного маломощного каскада и двух элементов НЧ – коррекции позволит значительно понизить номиналы конденсаторов, отвечающих за искажение в области НЧ. Так как это зачастую электролитические конденсаторы большой ёмкости, её уменьшение ведёт к уменьшению габаритных размеров самого конденсатора.
Так как мы имеем дело с достаточно малыми по амплитуде сигналами (сотые-десятые доли от Еп), то можно воспользоваться другой методикой расчета, которая предъявляет меньшие требования к термостабилизации, так как даже при относительно больших изменениях положения рабочей точки, при малых сигналах, не приводит к захождению сигнала в область отсечки и/или насыщения.
Рассчитаем эмиттерный повторитель именно по этой методике.
Исходными данными, из расчётов последующих каскадов и выбранной рабочей точки, являются:
Транзистор КТ312А;
Расчет на СЧ:
Схема замещения каскада:
Коэффициент передачи эмиттерного повторителя по напряжения равен:
Мы приняли , отсюда
Ом
Нагрузочная по постоянному току строится так, чтобы размах сигнала уместился в линейной части ВАХ:
Из номинального ряда сопротивлений Rэ=470Ом.
Рассчитаем коэффициент передачи при таком значении Rэ:
Расчет на ВЧ:
Схема замещения:
Частотные искажения на ВЧ рассчитываются по формуле:
,
где - постоянная времени каскада при СН = 0, .
Найдем для транзистора КТ312А:
где rб - сопротивление между выводом базы и переходом база-эмиттер (справочный параметр),
- постоянная времени обратной связи
с.
Фактор обратной связи вносимый будет равен:
Постоянная времени каскада:
Параметр , где - эквивалентная емкость.
Емкость С22 находим по формуле:
, где Ск – справочный параметр равный: Ск = 30 пФ
Тогда эквивалентная емкость будет равна:
Коэффициент частотных искажений на ВЧ будет равен:
Таким образом, на ВЧ мы получили меньшие частотные искажения, чем отводили на каскад, что скомпенсирует завал, полученный за счет входной цепи и других каскадов.
На НЧ появляется спад усиления за счет влияния разделительной емкости СР.
Допустимые частотные искажения на НЧ:
, разделительная емкость при этом будет равна:
, где
мкФ.
Возьмем СР с запасом 20…30 %, по ряду номиналов мкФ
Расчёт делителя, входных сопротивления и ёмкости:
Эмиттерный повторитель охвачен 100% ООС. Сопротивление в цепи эмиттера по постоянному току достаточно велико и способствует хорошей термостабилизации каскада. Сопротивление зависит от сопротивления делителя в цепи базы и рассчитывается по формуле:
где: параметр характеризует сопротивление делителя по переменному току:
- статический коэффициент передачи тока базы.
– изменение обратного тока коллектора при изменении температуры.
– внутреннее изменение смещения на эмиттерном переходе (В для Si).
А – приращение тока коллектора вызванное температурным изменением B ().
– допустимое изменение тока в рабочей точке.
Исходя из известного сопротивления найдем значения параметра , а следовательно сопротивление делителя.
при , таким образом, кОм.
При таком сопротивлении точно не будет соблюдено условие
Сопротивления делителя рассчитаем исходя из условия получения максимального входного сопротивления при
Термостабильность каскада будет обеспечена с большим запасом
В,
В.
Ом,Ом
Выберем по ряду номиналов кОм, кОм
Входное сопротивление каскада:
, где Ом,
Входное сопротивление транзистора в схеме с ОК в F раз больше входного сопротивления схемы с ОЭ.
кОм
Входная емкость каскада:
пФ.
Схема каскада:
1.5 Расчёт второго каскада
Второй каскад выполним по схеме ОЭ. Расчёт будем производить по той же методике, что мы использовали для расчета эмиттерного повторителя, но с некоторыми отличиями, так как сами схемы включения транзистора в каскаде различны.
Определим параметры по которым будем выбирать транзистор:
Где Umвых = 0,75 В
Imвых = 0,002 А
Этим условиям соответствует транзистор КТ312А. Этот же транзистор мы использовали и в эмиттерном повторителе. Использование одного и того же транзистора позволит уменьшить спектр используемых, при будущем производстве усилителя, активных элементов, что технологически выгодно.
Найдём из рабочей точки и приращений токов и напряжений в ней, следующие параметры:
Так как мы работаем на эмиттерный повторитель, то его входные параметры будут являться параметрами нагрузки для данного каскада:
Из нагрузочной прямой по постоянному току находим:
Произведем расчет термостабилизации каскада:
– изменение обратного тока коллектора при изменении температуры (а = 0,1…0,13 для Si).
В
– приращение тока коллектора вызванное температурным изменением
B ().
мА
– допустимое изменение тока в рабочей точке
Параметр характеризует сопротивление делителя по переменному току:
Возьмем , тогда:
Сопротивление в цепи коллектора равно:
Ом, возьмем по ряду номиналов
Схема замещения на СЧ:
В эквивалентной схеме каскада на СЧ можно пренебречь емкостями и .
Коэффициент усиления каскада равен:
Ом.
где - сопротивление, вводимое в цепь эмиттера для получения необходимого фактора ООС.
Ом по ряду номиналов возьмем Ом.
Введение такого сопротивления в цепь эмиттера только улучшит термостабильность каскада.
Коэффициент усиления каскада при
Ом будет равен:
Схема замещения на ВЧ:
Частотные искажения на ВЧ обуславливаются падением крутизны транзистора на высоких частотах и влиянием ёмкости Со.
- эквивалентная емкость.
где Ск – справочный параметр равный: Ск = 30 пФ
Тогда:
Для того, чтобы скомпенсировать завал на НЧ и, самое главное, чтобы уменьшить номиналы конденсаторов Сэ, мы используем НЧ – коррекцию, введя в цепь коллектора элементы Rф и Cф. Расчёт производится для ёмкостей Ср и Сф одновременно. Основным условием применения этого метода коррекции является высокоомность нагрузки каскада с коррекцией. Метод расчёта указан в литературе [3] и заключается в следующем:
Зададимся допустимым падением напряжения на Rф:
Постоянная составляющая тока коллектора равна:
Отсюда находим сопротивление Rф:
Это сопротивление соответствует номинальному ряду сопротивлений.
Найдём b, как соотношение между Rк и Rф:
Далее находим график с системой кривых для значения b = 0,5.
Из этого графика находим такое значение параметра Xн, при котором происходит перекоррекция до уровня Мн=1,45. Этому условию соответствует кривая для параметра m=0,6 и Xн=1,1, где
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
