1. Исходные данные

• напряжение источника питания В,

• сопротивление нагрузки Rн = 270 Ом.

• нижняя граничная частота сигнала Гц.

• напряжение на выходе каскада .

• коэффициент нелинейных искажений в области нижних частот К=1,3

Рассчитаем сопротивления резисторов схемы, определим коэффициент усиления напряжения, тока и мощности, входное и выходное сопротивления каскада, максимальную амплитуду выходного синусоидального сигнала.

Рисунок 1

РЕШЕНИЕ

При использовании транзистора n - p - n типа необходимо изменить полярность источника питания так, чтобы на коллектор подавался положительный потенциал (рис. 1.) При этом направления токов и напряжений меняются на противоположные.

2. Статический режим или режим покоя

В статическом режиме входное напряжение отсутствует и токи протекают только под действием источника питания . Сопротивление конденсаторов постоянному току равно бесконечности и поэтому схема каскада в этом режиме имеет следующий вид (рис. 1).

Уравнение статической линии нагрузки:

Учитывая, что

Откуда ток коллектора

При использовании значений тока в миллиамперах сопротивления получаются в килоомах.

Определяем тип транзистора:

или 12 мА.

Выбираем транзистор МП 42Б, p-n-p типа.

С характеристиками:

.

По полученному уравнению на выходных характеристиках транзистора МП 42Б строим статическую линию нагрузки (рис. 2) по двум точкам: точка покоя А с координатами

Подставляя в уравнение линии нагрузки значения , получаем

Требуется получить амплитуду выходного сигнала 1,6 Вольт с максимальным искажением сигнала k=1,3. На коллекторных характеристик выбираем рабочую точку: При напряжении источника питания коллекторное напряжение будет изменяться :

Следовательно, должно быть несколько меньше 0,4 В. Выбираем

В., тогда при токе :

Ом.

Ом.

Номинал сопротивлений выбираем из стандартных:

.

.

Для контура – эмиттер – база –запишем уравнение по второму закону Кирхгофа:

Отношение выбирается в соответствии с степенью стабилизации. При

Ом.

Номинал сопротивлений выбираем из стандартных:

.

.

Определив величины сопротивлений, задающих режим работы каскада, производим проверку стабильности работы.

Определим величину из условия= (5 . . . 10), гдеемкостное сопротивление конденсатора. Для расчёта ёмкости конденсаторавоспользуемся выражением:

Номинал конденсатора выбираем из стандартных:

Определим емкость разделительного конденсатора из условия

= (5...10), где- емкостное сопротивление разделительного конденсатора,- входное сопротивление каскада. При этом

Номинал конденсатора выбираем из стандартных:

4. Динамический режим

По выходным характеристикам транзистора в точке покоя А определяем

По входной характеристике

В динамическом режиме источник питания закорочен, а токи протекают только за счет= Емкость конденсаторов выбирается так, чтобы на минимальной рабочей частоте их сопротивление было значительно меньше активных сопротивлений схемы и конденсаторы можно считать закороченными. Тогда, заменив транзистор эквивалентной схемой с h-параметрами, получим схему замещения усилителя (рис. 3).

Рисунок 3

В этой схеме

Ом.

Входное сопротивление каскада

Выходное сопротивление каскада

Коэффициент усиления напряжения находим с помощью уравнений для входной и выходной цепей

(знак минус показывает, что изменяется в противофазе с).

Коэффициент усиления тока

Коэффициент усиления мощности

Уравнение динамической линии нагрузки записывается по второму закону Кирхгофа для выходного контура схемы замещения каскада

При каскад работает в статическом режиме и динамическая линия нагрузки должна приходить через точку покоя А. При изменении коллекторного токанапряжениеизменится на, т. е. вторая точка динамической линии нагрузки имеет координаты

Через точки с этими координатами проводим динамическую линию нагрузки. Она пересекает характеристику в точке, которая соответствуетВ. Следовательно, максимальная амплитуда выходного напряжения

Максимальная выходная мощность