3.4 Расчет третьего промежуточного каскада.

Усиление, которое должен создать оставшийся каскад:

На вход этого каскада поступает сигнал с регулятора громкости, а нагрузкой будет регулятор тембра. Схемотехнически выполним каскад на ОУ по схеме неинвертирующего усилителя (рисунок 3.4). Обозначим требования к ОУ:

Выполним на ОУ 1408УД1. Основные параметры приведены в таблице 7. Минимальное сопротивление для этого каскада, это входное сопротивление регулятора тембра:. При выходном сигнале 21 мВ, ток, протекающий по нагрузке:

.

Максимальный выходной ток для данного ОУ:

.

Рис. 3.4 – Схема третьего промежуточного каскада

Для согласования с регулятором громкости здесь целесообразно сначала выбрать R₃, которое будет являться входным сопротивлением данного каскада и должно быть хотя бы в 10 раз больше сопротивления регулятора громкости. А, так как регулятор громкости нагружает входной каскад, то, для уменьшения величины разделительного конденсатора, сопротивление регулятора лучше выбрать порядка нескольких килоом. Тогда величина R₃ должна быть выбрана порядка десятков килом. Остановимся на значении по ГОСТ R₃=51 кОм и рассчитаем требуемые конденсатор С_р и резисторы R₁ и R₂ с учетом заданных на каскад искажений на НЧ: 0,4 дБ (1,047 раз):

(по ГОСТ 130 кОм)

(по ГОСТ 82 кОм)

Проверим частотные свойства каскада:

Искажения, которые создаст каскад на заданной частоте , определим, выбрав в качестве минимальную из полученных частот, по формуле:

Что меньше назначенных на данный каскад: 0,6 дБ.

Исходные данные для расчета предыдущего каскада – регулятора громкости:

R_н=51 кОм;

= .

3.5 Расчет входного каскада и регулятора усиления

В качестве входного каскада как уже было определено, используется эмиттерный повторитель. Выход каскада нагружен на регулятор громкости. Применение схемы с ОК хорошо согласуется с потенциометрической регулировкой усиления, поэтому этот тип регулировки и выберем. Схема каскада приведена на рис.3.5

Величину переменного резистора R_р для согласования по входу и выходу следует определять из условия:

где R_вых – выходное сопротивление входного каскада; - входное сопротивление следующего каскада.

Рис.3.5. Схема входного каскада

Для оценки выходного сопротивления повторителя необходимо выбрать усилительный элемент. Входной каскад работает с малыми мощностями сигналов, поэтому нужно выбрать маломощный и высокочастотный транзистор. Предъявленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ315Е.

Основные параметры КТ315Е

Параметры	Значение
UКЭmax, В	40
IКmax, мА	50
Ск, пФ	7
τК, пс	500
h21Э	50…350
IКБ0, мкА	0,5
Тс, ^0С	-60…100
Pкmax, мВт	150
fT, МГц	250
h11Б, Ом	40
h22Б, Ом	0,6

Оценим выходное сопротивление каскада:

Для обеспечения нужного значения h_21Э ток покоя коллектора выберем равным I_К0=1мА. Тогда:

Входное сопротивление следующего каскада (усилитель напряжения на ОУ) R_вх.сл.=51 кОм, тогда для оценки получаем следующее выражение:

Для уменьшения разделительной емкости, выберем как можно большее значение этого резистора, то есть =5 кОм (потенциометр R1620) и рассчитаем входной каскад. Резистор R_Э рекомендуется выбирать из условия:

где

тогда . (*)

Для стабильности положения рабочей точки желательно как можно большее падение напряжения на R_Э. Выберем напряжение покоя коллектор-эмиттер: . Так как тип каскада - повторитель, то . Также, так как U_КЭmax=40 В, то чтобы вывести транзистор на линейный участок выберем =35 В. Полный размах питающего напряжения:

.

Тогда напряжение на

Отсюда

R_Э= (по ГОСТ 19 кОм)

Это значение удовлетворяет требованию (*)

Найдем ток покоя базы

, а напряжение U_БЭ0=0,6 В.

Выберем ток делителя

I_д=10I_б=75,7 мкА.

Определим номиналы резисторов R₂ и R₁:

(по ГОСТ 260 кОм)

(по ГОСТ 460 кОм)

Рассчитаем входное сопротивление повторителя:

Входное сопротивление транзистора:

Найдем входное сопротивление каскада:

Входную емкость каскада найдем по формуле:

Постоянная времени на входной цепи на ВЧ:

Коэффициент передачи входной цепи будет равен:

Коэффициент передачи повторителя будет равен:

Тогда сквозной коэффициент передачи всего каскада будет:

Примем емкость регулятора C_р=50 пФ, и ориентировочно С_вх.сл 40 пФ, тогда постоянная времени выходной цепи повторителя на ВЧ:

Общую постоянную времени входного каскада на ВЧ определим как:

Верхняя граничная частота каскада:

Тогда искажения, создаваемые каскадом на заданной частоте в ТЗ f_в, составят:

То есть можно считать, что входной каскад не создает искажений на ВЧ. Искажения на НЧ отпущены 0,4 дБ. Искажения создаваемые разделительной емкость С₃, учтены при расчете промежуточного каскада. Рассчитаем емкости: