ТОП 10:

Расчёт и моделирование транзисторного усилительного каскада по переменному току



Исходя из деления эмиттерного сопротивления Rэ в соотношении один к девяти, примем предварительно номиналы сопротивлений Rэ1 и Rэ2 равными соответственно 20 Ом и 180 Ом.

Для расчёта конденсатора Сэ необходимо, чтобы он полностью шунтировал резистор Rэ2 ,исключая влияние отрицательной обратной связи на частоте входного сигнала. Примем сопротивление XСэ на три порядка меньше Rэ2, тогда:

Разделительные конденсаторы Ср1 и Ср2 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.

XCр1=0.01Rвх XСр2=0.01Rн

Сопротивление Rвх состоит из трёх сопротивлений Rд1, Rд2, Rбэ, включённых параллельно, где Rбэ=h21Э RЭ=189 200 Ом=37.8 кОм. Тогда:

Rвх=(Rд1 Rд2 Rбэ)/(Rд2 Rбэ+Rд1 Rбэ+ Rд1 Rд2)= (76.кОм 8.45кОм 37.8кОм)/ (8.45кОм 37.8кОм+76.8кОм 37.8кОм+76.8кОм 8.45кОм)=6.337кОм.

Теперь найдём сопротивление XСр1=Rвх / 100 =63.37 Ом.

Номинал конденсатора:

Найдём сопротивление XСр2=Rн / 100 =20 Ом.

Номинал конденсатора:

Индуктивность Lф 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:

XLф=Rн 100=200 кОм

 

Lф=XLф / (2 fc ) =200кОм / 2 3.14 1100кГц=29 мГн.

Примем сопротивление конденсатора на три порядка меньше сопротивления нагрузки транзистора:

XСф=Rн / 1000 =2 Ом.

Номинал конденсатора:

После определения номиналов конденсаторов Ср1, Ср2, Сэ, Сф и индуктивности Lф расчёт усилительного каскада считается законченным.

Что бы характеристики удовлетворяли заданию, мы должны изменить параметры схемы для получения, характеристик которые будут удовлетворять требованию задания. Увеличим Сp1 в два раза до 5нФ, для повышения коэффициента усиления, увеличить его больше нам не позволяет фазовый сдвиг, поскольку при дальнейшем увеличении он вылезет за допустимые пределы φ0=180 0.5º. Для увеличения мощности сигнала в нагрузке, уменьшим Rэ1 до 13 Ом, при этом коэффициент нелинейных искажений ухудшается, но остается в допустимых пределах.

Итак, мы получили схему усилителя (рис 2.4.1) с параметрами:

Рис.2.4.1 Схема полученного усилителя

Установим амплитуду на входе каскада 10 мВ и оценим форму сигнала на экране осциллографа (рис. 2.4.2):

Рис.2.4.2 Сигнал на входе и выходе усилительного каскада

Так как усилительный элемент работает в классе А, то форма сигнала на выходе каскада повторяет сигнал на его входе. Сигнал на выходе каскада усилен по напряжению и имеет фазу, отличную от фазы сигнала на входе ориентировочно на 180 градусов ( что видно на рис.2.4.2), что соответствует включению транзистора по схеме с общим эмиттером. Коэффициент усиления, и фазовый сдвиг сигнала определим с помощью встроенного средства измерения расчетных величин (рис.2.4.3)

Рис.2.4.3 Частотные характеристики усилительного каскада

Ку=47.3699, φ0=179.6278º

Для измерения уровня нелинейных искажений при усилении сигнала разложим гармонический сигнал в ряд Фурье (рис 2.4.4). И мы видим что Кг=0.9788% , удовлетворяет заданию.

Рис.2.4.4 Спектральная характеристика сигнала

Рассчитаем мощность в нагрузке усилительного каскада:

Pн=Iн Uн=Uд2 / Rн = (335 мВ)2 / 2000 Ом = 56.1125 мкВт.







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.207.240.230 (0.003 с.)