Усилитель систем автоматики (стр. 4 из 8)

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

Ом

Расчёт на СЧ:

Схема замещения на СЧ:

В эквивалентной схеме каскада на СЧ можно пренебречь емкостями

и .

Коэффициент усиления каскада равен:

,

Ом.

Для получения требуемого коэффициента усиления введем ООС с фактором равным:

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:

Расчёт на ВЧ:

Схема замещения на ВЧ:

Частотные искажения на ВЧ обуславливаются падением крутизны транзистора на высоких частотах и влиянием ёмкости Со.

, где

- эквивалентная емкость.

Емкость С₂₂ находим по формуле:

где Ск – справочный параметр равный: Ск = 30 пФ

Тогда эквивалентная емкость будет равна:

Тогда:

Расчёт на НЧ:

Схема замещения:

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

, а

Из этих выражений можно найти значение нужных нам емкостей по формулам:

Таким образом мы получили перекоррекцию в каскаде Мн=1,45.

Расчёт делителя, входных сопротивления и ёмкости:

Проведем расчет делителя напряжения в цепи базы:

по ряду номиналов берем

кОм.

по ряду номиналов возьмем

кОм.

Проведем проверку:

> А.

Входное сопротивление каскада:

, где кОм,

Входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ, при введении фактора ОС, в F раз больше входного сопротивления схемы с ОЭ без ООС.

кОм

Входная емкость каскада:

1.6 Расчёт первого каскада

Первый каскад, для увеличения входного сопротивления усилителя, а как следствие и увеличения коэффициента передачи по напряжению входной цепи, будет выполнен на полевом транзисторе. Отличие усилительного каскада на ПТ от эмиттерного повторителя (который также имеет высокое входное сопротивление) в том, что коэффициент усиления по напряжению каскада на ПТ больше 1 (реально К=1..5 в зависимости от транзистора). Расчёт каскада на полевом транзисторе несколько отличается от расчёта каскадов на биполярном транзисторе. Это несёт важную методическую функцию - при расчете одного усилителя мы разобрали три различных методики расчета каскадов на полевом/биполярном транзисторах в схемах включения с ОК и ОЭ (ОИ).

Во входном каскаде используем МДП-транзистор со встроенным n-каналом КП313А:

пФ, пФ, В, мА, мВт, мкСм, нА.

Найдём крутизну транзистора в рабочей точке

(

мА, В, В) из графиков, представленных в справочнике:

мСм.

По нагрузочной прямой находим

:

Ом.

Проведем расчет термостабилизации каскада:

Где:

А – изменение тока утечки затвора от температуры.

- допустимое изменение тока стока в рабочей точке.

В – сдвиг напряжения между затвором и истоком при изменении температуры.

МОм – сопротивление в цепи затвора характеризует входное сопротивление каскада.

Ом.

Отрицательное значение

означает, что в выбранном режиме транзистор не нуждается в стабилизации.