3.3 Анализ результатов моделирования по постоянному току

Сведём данные, полученные при моделировании статических характеристик и резистивного делителя в таблицу 3.3 и рассчитаем погрешность моделирования.

Табл.3.3 Расхождение результатов при моделировании

Параметр	Статические характеристики	Резистивный делитель	Погрешность моделирования
Iб0	18.99274 мкА	19 мкА	0.12%
Uб0	1.4448 В	1.439 В	0.36%
Iк0	3.59242 мА	3.567 мА	0.63%
Uк0	8.81515 В	8.865 В	0.50%

Анализ схемы с фиксированным режимом работы транзистора 2N5830 показывает, что токи и напряжения, полученные путём моделирования статических характеристик и резистивного делителя напряжения, отличаются не более чем на 1%, что является вполне приемлемым для инженерных расчётов. Это свидетельствует о том, что цепи, задающие режим работы рассчитаны верно, и транзистор работает в режиме А.

2. Расчёт и моделирование транзисторного усилительного каскада по переменному току

4.1 Расчёт элементов усилительного каскада

Целью расчёта и моделирования усилительного каскада является определение номиналов конденсаторов С_р1, С_р2, С_э, С_ф и индуктивности L_ф (рис.4.2.1).

Исходными данными для расчёта элементов усилительного каскада являются частота входного сигнала F_c=1100кГц и найдённые номиналы сопротивлений делителя R_д1=76.8 кОм и R_д2=8.45 кОм, цепи обратной связи R_э = 200 Ом, а также нагрузочной цепи R_к=2 кОм, обеспечивающие выбранный режим работы транзистора.

Исходя из деления эмиттерного сопротивления R_э в соотношении один к девяти, примем предварительно номиналы сопротивлений R_э1 и R_э2 равными соответственно 20 Ом и 180 Ом.

Для расчёта конденсатора С_э необходимо, чтобы он полностью шунтировал резистор R_э2 ,исключая влияние отрицательной обратной связи на частоте входного сигнала. Примем сопротивление X_Сэ на три порядка меньше R_э2, тогда:

Разделительные конденсаторы С_р1 и С_р2 обеспечивают большое сопротивление постоянному току на входе и выходе усилителя, их сопротивления должны быть много меньше с одной стороны входного, а с другой – выходного сопротивления усилительно каскада. Примем их на два порядка меньше.

X_Cр1=0.01R_вх X_Ср2=0.01R_н

Сопротивление R_вх состоит из трёх сопротивлений R_д1, R_д2, R_бэ, включённых параллельно, где R_бэ=h_21Э R_Э=189 200 Ом=37.8 кОм. Тогда:

R_вх=(R_д1 R_д2 R_бэ)/(R_д2 R_бэ+R_д1 R_бэ+ R_д1 R_д2)= (76.кОм 8.45кОм 37.8кОм)/ (8.45кОм 37.8кОм+76.8кОм 37.8кОм+76.8кОм 8.45кОм)=6.337кОм.

Теперь найдём сопротивление X_Ср1=R_вх / 100 =63.37 Ом.

Номинал конденсатора:

Найдём сопротивление X_Ср2=R_н / 100 =20 Ом.

Номинал конденсатора:

Индуктивность L_ф служит для блокировки цепи протекания переменной составляющей выходного сигнала в цепь питания каскада. Её сопротивление должно быть как минимум на два порядка больше сопротивления нагрузки транзистора. Тогда:

X_Lф=R_н 100=200 кОм

L_ф=X_Lф / (2 f_c ) =200кОм / 2 3.14 1100кГц=29 мГн.

Конденсатор C_ф служит для замыкания цепи протекания переменной составляющей входного сигнала в обход источника питания. Для этого сопротивление конденсатора должно быть как минимум на два порядка меньше сопротивления нагрузки транзистора. Примем сопротивление конденсатора на три порядка меньше сопротивления нагрузки транзистора:

X_Сф=R_н / 1000 =2 Ом.

Номинал конденсатора:

После определения номиналов конденсаторов С_р1, С_р2, С_э, С_ф и индуктивности L_ф расчёт усилительного каскада считается законченным.