2.3. Расчет трех каскадного усилителя переменного тока

1. Исходные данные

В; R_н=46 Ом; f_н=17 Гц; f_в=7*10⁴ Гц; K_u=97; U_m =5B.

2. Рассчитывают каскад на транзисторе VT₃, при этом определяют максимальный эмиттерный ток транзистора VT₃ из условия, что на рабочей частоте резисторы R_э3 и R_н включены параллельно:

(8)

Минимальное падение напряжения на резисторе R_к2

(9)

Сопротивление резистора R_к2

(10)

Для обеспечения термостабильности каскада воспользуемся известным соотношением

где S_i - 2…5 коэффициент нестабильности.

Так как для каскада на транзисторе VT₃ R_δ = R_к2 получаем

(11)

Для выбора типа выходного транзистора допустим, что . Тогда транзистор VT₃ должен отвечать следующим требованиям:

I_{kmax доп}˃2U_mвых(2/R_h)=2*5(2/46)=0,43 А

В

P_к˃(U_n-U_m)²/R_н=(20-5)²/46=4,89 Вт.

По полученным данным, по справочнику выбирают транзистор КТ815Г со следующими параметрами: U_кэ=100 В, I_кmax=1,5А, P_к=10 Вт, h_21э3=30, f_гр=3 МГц.

Полагая U_Rэ2 = 2В, S_i = 5, U_δэ3 = 0,8 В, с учетом выражения для минимального напряжения на резисторе R_к2, находят

(7)

Принимаем R_э3=68 Ом

3. Рассчитывают каскад на транзисторе VT₂.

(12)

принимают R_к2=330 Ом.

Определяют ток покоя транзистора VT₂

	(13)
	(14)

Принимают R_э2 = 54 Ом

Транзистор VT₂ должен отвечать следующим требованиям:

мВт.

По полученным данным по справочнику выбирают транзистор КТ503Б со следующими параметрами:

На основе известного расчетного соотношения: получают

(15)

Тогда

(16)

Из приведенных выражений при условии , находят:

	(17)
	(18)

Ток покоя базы транзистора VT₂:

(19)

_{Ток делителя на резисторах}

(20)

отвечает условию независимости выходного напряжения делителя от тока базы VT₂.

Сопротивление нагрузки каскада на транзисторе VT₂:

(21)

Коэффициент усиления каскада на транзисторе VT₂ без учёта действия цепи местной ООС (R_вх=230 Ом)

(22)

Сопротивление нагрузки для каскада на транзисторе VT₁ по переменному току

(23)

4. Рассчитывают каскад на транзисторе VT₁.

Резистор R_К1 определяют из условия

Принимают R_к1 = 1000 Ом.

Ток покоя транзистора VT₁ в предположении, что U_К1=U_п/2, равен

(24)

Транзистор VT₁ выбирают из условий:

мВт.

Этим требованиям удовлетворяет транзистор KT315Б:

Ток покоя базы транзистора VT₁

(25)

Принимают ток делителя на резисторах R_б1, R_б2 равным

тогда

(26)

Значение находят из условия

в предположении S_i=5,5 и U_бэ1=0,75 В

(27)

Решая приведенные уравнения и округляя полученные значения до ближайших из стандартного ряда величин, находят R_э1=390 Ом;

(28)

Принимаем .

Для введения общей цепи ООС резистор R_э1 разделяют в соотношении

R’_э1=360 Ом; R’’_э1 =30 Ом.

Тогда коэффициент усиления каскада транзистора VT₁ по переменному току

(29)

Входное сопротивление усилителя для переменной составляющей находят из условия

(30)

5. Рассчитывают цепи связи и конденсаторы цепи местной ООС.

Расчет конденсаторов схемы выполняют, полагая, что разделительные и эмиттерные конденсаторы формируют значение f_н , а конденсатор С_ос значение f_в усилителя. Так как усилитель трехкаскадный, то для получения требуемого значения необходимо, чтобы частота среза каждого каскада была равна . Тогда суммарный коэффициент усиления на частоте достигнет 3дБ.

Используя выражения для усилителя с RC-связями, получим

(31) (32) (33)

Тогда соответственно получим для каскада на транзисторе VT₁:

	(34)
	(35)
	(36)
	(37)

Принимаем С_р1=93 мкФ;

Для каскада на транзисторе VT₂:

(38)

откуда R₂=200 Ом.

(39)

Принимаем С₂ = 7550 мкФ;

(40)

Конденсатор С_р3 выбирают в предположении, что выходное сопротивление эмиттерного повторителя равно нулю. Тогда для выходной цепи справедлива передаточная функция

,

(41)

где T₁=R_нС_р3.

Отсюда

(42)

Принимают С_р3=470 мкФ

6. Рассчитывают цепи общей ООС.

Цепь общей ООС имеет передаточную функцию

(43)

где:

(44) (45) (46)

Для расчета цепи ООС определяют частоты среза для каждого каскад характеризующихся собственными частотными свойствами транзисторов.

Для каскада на VT1: fср1=250·10 ^6/350=714кГц. Для каскада на VT2: fср2=5·10 ^6/120=41,6кГц. Для каскада на VT3: fср3=5·10 ^6/40=125кГц.

(47) (48) (49)

Следовательно, цепь ООС должна обеспечить спад частотной характеристики в диапазоне частот

Суммарный коэффициент усиления усилителя без цепи ООС

KΣ = Kuк·Ku1 = 303

(50)

Требуемый коэффициент усиления K_uΣ = 100

Тогда коэффициент передачи цепи по постоянному току

(52)

Отсюда R_ос = R’’_э1 /K=3001 Ом. Принимают R_oc=3 кОм.

(53)

Принимают С_ос = 1 нФ.

Список использованной литературы

1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. М.: Радио и связь, 1996. 768 с.

2. Ежов Ю.А. Справочник по схемотехнике усилителей. М.: Радио Софт, 2002. 272 с.

3. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1990. 512 с.

4. Зайцев А.А. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник. 2-е изд. /Под ред. А.В. Голомедова. М.: Радио и связь, КУБК-а, 1995. 384 с.

5. Зайцев А.А. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник 3-е изд. / Под ред. А.В. Голомедова. М.: КУБК-а, 1995. 640 с.

6. Полупроводниковые приборы: Справочник/Под ред. Н.Н. Горюнова. М.: Энергоатомиздат, 1984.

7. Селивано З.М. Расчет и анализ усилительных устройств на транзисторах: Метод. указ. – Тамбов, 2003

					Д.240.02.1.00.003.0000 ПЗ
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Русанова Ю.С.			Пояснительная записка	Лит.			Лист	Листов
Пров.		Жигжитов А.О.
Н. контр.						ВСГУТУ гр.2130
Утв.