2.1.2 Проверка результатов программой Electronics Workbench
С помощью программы Electronics Workbench смоделирована схема усилителя (рисунок 2.4) и сняты его характеристики (рисунок 2.5).
Рисунок 2.4 Лабораторная схема усилителя
Рисунок 2.5 Показания приборов
2.2.1 Расчет каскада с ок
Рассчитаем параметры и характеристики, указанные выше, для каскада с ОК (рисунок 2.6). Тип БТ и его параметры взяты из Контрольной работы №1.
Рисунок 2.6 Усилительный каскад с ОК
При работе в режиме малого сигнала можно выбрать в точке покоя
IЭ = IК0 = 55 мА,
UКЭ = UК0 = 7 В,
ток делителя
Iд = 2,75 мА
и рассчитать сопротивления резисторов по формулам:
Ом Ом
Ом
Коэффициент усиления по напряжению в области СЧ :
,
где
Ом,
глубина ООС
Входное сопротивление :
Ом,
где - входное сопротивление транзистора,
Ом
=Rб1||Rб2= 1312 Ом - сопротивление базового делителя.
Выходное сопротивление
,
где RвыхТ – выходное сопротивление транзистора
Верхняя граничная частота усиления каскада при уровне
частотных искажений , емкость нагрузки
где - постоянная времени каскада в области ВЧ,
;
- постоянная времени БТ.
,
Количественно индуктивную составляющую выходного импеданса можно оценить следующим образом:
где m=(1,2...1,6).
Рассчитаем номиналы разделительных и блокировочных конденсаторов при условии обеспечения нижней граничной частоты усиления каскада при уровне частотных искажений.
При расчете примем сопротивление источника сигнала .
Номинал разделительных емкостей можно определить из соотношения:
где - эквивалентное сопротивление, стоящее слева от разделительного конденсатора (обычно этокаскада либо);
- эквивалентное сопротивление, стоящее справа от разделительного конденсатора (обычно это каскада либо);
τн - постоянная времени для разделительных и блокировочных цепей усилителя:
Тогда,
Рассчитаем и построим АЧХ и ФЧХ каскада. Расчет проведем для частот, равных ,,,,и,,,,.
Коэффициент усиления каскада в области средних частот:
.
Определим коэффициент усиления каскада в области ВЧ по формуле
Результаты сведены в таблицу 2.3
Таблица 2.3 Данные для АЧХ и ФЧХ в области ВЧ
f, МГц |
249,9 |
1249,5 |
2499 |
4998 |
24990 |
КВ |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,99 |
0,97 |
Y |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,97 |
φ, град |
-0,1 |
-0,6 |
-1,1 |
-2,4 |
-11,7 |
и
Коэффициент усиления каскада в области НЧ рассчитаем по формуле:
Результаты сведены в таблицу 2.4
Таблица 2.4 Данные для АЧХ и ФЧХ в области НЧ
-
f, кГц
0,1
0,5
1
2
10
КН
0,01
0,44
0,7
0,89
0,98
Y
0,10
0,45
0,71
0,89
0,99
φ, град
84
63
45
26
6
Графики АЧХ и ФЧХ показаны на рисунках 2.7 и 2.8 соответственно.
Рисунок 2.7 Амплитудно-частотная характеристика
Рисунок 2.8 Фазочастотная характеристика
Определим время установления и спад плоской вершины импульса, при использовании каскада для усиления идеального прямоугольного импульса длительностью .
.