2 Расчет усилителя низкой частоты с резистивно-емкостными межкаскадными связями.

Рассчитаем усилитель низкой частоты с резистивно-емкостными межкаскадными связями. В качестве усилительных каскадов используем транзисторные схемы, включенные по схеме с общим эмиттером.

Общий коэффициент усиления по напряжению вычисляется по (2.1)

(2.1)

По (2.2) вычисляем общий коэффициент усиления по току, выразив его из (2.1) и подставив данные заданные в ТЗ.

(2.2)

Один каскад усиления на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером может обеспечить максимальный коэффициент усиления по переменному току на низкой частоте приблизительно .

Чтобы усилитель обеспечивал требуемый коэффициент усиления без предварительного отбора транзисторов по величине параметра (β), при расчете следует исходить из приводимой в справочниках минимальной величины параметра . Для транзистора типа ВС108 .

Зная коэффициент усиления по току всего усилителя и коэффициент усиления по току одного каскада , определяем число каскадов усилителя по (2.3)

(2.3)

Поскольку количество каскадов усиления не может быть дробным, округляем до большего целого значения. Избыток усиления можно будет при необходимости компенсировать введением отрицательной обратной связи, что увеличит стабильность усилителя и сделает схему менее чувствительной к разбросу коэффициентов усиления транзисторов. Заданный в ТЗ коэффициент усиления по напряжению можно получить с помощью двух каскадов усиления . Схема усилителя приведена в ПРИЛОЖЕНИИ А.

2.1 Расчет усилителя по постоянному току.

Определяем величины резисторов в первом каскаде усилителя, при которых будет обеспечена выбранная рабочая точка и коэффициент температурной нестабильности тока коллектора . Задаем ток коллектора первого транзистора исходя из обеспечения минимального коэффициента шума. На рисунку 2.1 приведена зависимость коэффициента шума от тока коллектора. Определяем величину тока коллектора по характеристике, соответствующей заданному сопротивлению источника сигнала. Согласно ТЗ , что соответствует току коллектора .

Рисунок 2.1 - Зависимость коэффициента шума транзистора от тока коллектора

Вычисляем величину резистора нагрузки коллектора. Исходя из линейного режима работы транзистора (класс А) необходимо, чтобы напряжение на коллекторе было примерно равно половине напряжения питания , задаем напряжение на коллекторе . Применяя закон Ома, вычисляем величину коллекторного резистора по (2.4).

(2.4)

Падение напряжения на эмиттерном резисторе должно составлять 5 – 10% от напряжения питания . Для этой схемы задаем 0,45 В, которое соответствует приблизительно 5%.

Тогда величину резистора R_Э определяем по формуле (2.5)

(2.5)

Поскольку ток базы в (2.5) на h₂₁ раз меньше чем ток коллектора, то им можно пренебречь.

Для расчета величины резисторов базового делителя, задаем коэффициент температурной нестабильности каскада .

Рассчитываем вспомогательный параметр – эквивалентное стабилизирующее сопротивление по формуле (2.6)

(2.6)

С учетом (2.6) вычисляем сопротивления резисторов базового делителя по формулам (2.7) и (2.8)

(2.7)

(2.8)

Задаем ток коллектора второго транзистора исходя из обеспечения максимального усиления. На рисунку 2.2 для коэффициента усиления определяем величину тока коллектора по характеристике , принимая во внимание характеристику зависимости верхней граничной частоты от тока коллектора . Поскольку максимум характеристик практически совпадает, выбираем ток коллектора второго каскада равным .

Рисунок 2.2 - Зависимость коэффициента усиления и граничной частоты от тока коллектора для транзистора ВС108.

Вычисляем величину резистора нагрузки коллектора. Исходя из линейного режима работы транзистора (класс А) необходимо, чтобы напряжение на коллекторе было примерно равно половине напряжения питания , задаем напряжение на коллекторе . Тогда по формуле (2.9) вычисляем сопротивление резистора .

(2.9)

Так как падение напряжения на эмиттерном резисторе должно составлять 5 - 10 процентов от напряжения питания . Для этой схемы задаем 0,45 вольт, который соответствует приблизительно 5 процентам.

Рассчитываем величину резистора по формуле (2.10). Расчет производим без учета тока базы, поскольку он меньше тока коллектора минимум в 240 раз.

(2.10)

Задаем коэффициент температурной нестабильности каскада .

По формуле (2.11) рассчитываем вспомогательный параметр – эквивалентное стабилизирующее сопротивление

(2.11)

Подставив значение из (2.11) в (2.12) и (2.13) рассчитываем сопротивление резисторов базового делителя второго каскада усилителя.

(2.12)

(2.13)