Проектирование усилителя низкой частоты (стр. 3 из 4)

Здесь

Из уравнения (3.6) определяется r_б:

(3.10)

Входное сопротивление каскада:

(3.11)

Сопротивление R_k:

(3.12)

Мощность, выделяемая на резисторе R_к:

(3.13)

Выходное сопротивление каскада (учитывая, что r_k>>R_k):

(3.14)

Определение амплитудных токов на базе и коллекторе:

(3.15)

(3.16)

Тогда

(3.17)

(3.18)

Коэффициент усиления по напряжению предоконечного каскада:

(3.19)

4. Расчет входного каскада

Схема входного каскада представлена на рис.5.1.

Рисунок 5.1  Схема входного каскада

Выбирается транзистор VT КТ3102Г со следующими параметрами:

Принимается

Тогда

Напряжение в точке А будет

.

Сопротивление резисторов R₁ и R₂ делителя:

(5.1)

Мощность, выделяемая на резисторах R₁ и R₂:

(5.2)

Сопротивление R_э:

(5.3)

Мощность, выделяемая на резисторе R_э:

(5.4)

(5.5)

Напряжение база-эмиттер:

(5.6)

Здесь

Из уравнения (3.6) определяется r_б:

(5.7)

Входное сопротивление каскада:

(5.8)

Сопротивление R_k:

(5.9)

Мощность, выделяемая на резисторе R_к:

(5.10)

Выходное сопротивление каскада (учитывая, что r_k>>R_k):

(5.11)

Определение амплитудных токов на базе и коллекторе:

(5.12)

(5.13)

Тогда

(5.14)

(5.15)

Коэффициент усиления по напряжению предоконечного каскада:

(5.16)

5. Уточнение параметров схемы и расчет обратной связи

Сквозной коэффициент усиления по напряжению получился равным

(6.1)

где

- коэффициент усиления по напряжению предоконечного каскада;

- коэффициент усиления по напряжению промежуточного каскада;

- коэффициент усиления по напряжению входного каскада.

Сравнивая полученный сквозной коэффициент усиления по напряжению (6.1) с необходимым (3.1), можно сделать вывод, что в схему надо добавить ещё один промежуточный каскад. Этот каскад будет аналогичным рассчитанному ранее промежуточному каскаду в пункте 4 (иметь те же параметры). Коэффициент усиления по напряжению второго промежуточного каскада будет равен 10,76.

Теперь сквозной коэффициент усиления по напряжению будет

(6.2)

Для стабилизации режима покоя в каскад вводят обратную связь (ОС). Обратной связью называется передача информации (или энергии) с выхода устройства или системы на его вход.

Если на входе складываются сигналы разных знаков, то ОС является отрицательной (ООС). В этом случае на входе схемы действует разностный сигнал, который меньше входного. Выходной сигнал при этом уменьшается. Однако при применении ООС увеличивает стабильность выходной величины: ООС по напряжению стабилизирует напряжение, ООС по току стабилизирует ток и т.д.

В этом случае коэффициент усиления по напряжению усилителя принимает следующий вид:

(6.3)

где K - коэффициент усиления по напряжению (без обратной связи) участка схемы, охватывающего обратную связь. В данном случае он равен коэффициенту усиления по напряжению всего усилителя (без обратной связи):

(6.4)

Коэффициент j:

(6.5)

где R’ выбирается 10Ом, а R_ОС - порядка 10кОм.

Таким образом коэффициент усиления по напряжению усилителя, охватывающего ООС, уменьшается в (1+jK) раз. Коэффициент усиления по напряжению усилителя необходимо уменьшить в

раз.

Можно записать:

Откуда j=6/K.

Тогда

(6.6)

В результате определяется требуемый коэффициент усиления по напряжению усилителя будет равен:

(6.7)

Сквозной коэффициент усиления по напряжению получился равным

(6.1)

где

- коэффициент усиления по напряжению предоконечного каскада;

- коэффициент усиления по напряжению промежуточного каскада;

- коэффициент усиления по напряжению входного каскада.

Сравнивая полученный сквозной коэффициент усиления по напряжению (6.1) с необходимым (3.1), можно сделать вывод, что в схему надо добавить ещё один промежуточный каскад. Этот каскад будет аналогичным рассчитанному ранее промежуточному каскаду в пункте 4 (иметь те же параметры). Коэффициент усиления по напряжению второго промежуточного каскада будет равен 10,76.

Теперь сквозной коэффициент усиления по напряжению будет

(6.2)

Для стабилизации режима покоя в каскад вводят обратную связь (ОС). Обратной связью называется передача информации (или энергии) с выхода устройства или системы на его вход.

Если на входе складываются сигналы разных знаков, то ОС является отрицательной (ООС). В этом случае на входе схемы действует разностный сигнал, который меньше входного. Выходной сигнал при этом уменьшается. Однако при применении ООС увеличивает стабильность выходной величины: ООС по напряжению стабилизирует напряжение, ООС по току стабилизирует ток и т.д.

В этом случае коэффициент усиления по напряжению усилителя принимает следующий вид:

(6.3)

где K - коэффициент усиления по напряжению (без обратной связи) участка схемы, охватывающего обратную связь. В данном случае он равен коэффициенту усиления по напряжению всего усилителя (без обратной связи):