7. Контрольный пример по теоретическому и экспериментальному исследованию влияния отрицательной обратной связи на показатели резистивного усилителя с использованием компьютерного моделирования
7.1. Принципиальная схема для исследования с использованием компьютерного моделирования приведена на (рис. 7.1):
Рис.7.1
Исходные данные для моделирования приведены в табл.4-1.
7.2. Расчет показателей усилителя без оос
Физическая эквивалентная схема транзистора, представляющая собой электрическую модель транзистора и отражающая его физические свойства – схема Джиаколетто - может быть представлена в следующем виде (рис.7.2):
Рис. 7.2
1). Определяем среднее значение параметра h21э:
=
= 118.
2). Определяем значение параметра h11э:
h11э = ,
где , - сопротивление базы транзистора, представляющее собой распределенное (объемное) сопротивление участка кристалла, примыкающего к электроду; – сопротивление эмиттерного перехода;
=
/Ск
=
= 60 Ом;
=
=
= 412 Ом,
где , -температурный потенциал, равный 26 мВ при комнатной температуре.
Таким образом, расчетное значение параметра h11э составляет:
h11э = 60 +412 =472 Ом
3). Определим расчетное значение входного сопротивления усилительного каскада с учетом сопротивлений Rб1 и Rб2:
Ом
где
кОм.
Расчетное значение входного сопротивления усилительного каскада с учетом сопротивлений Rб1 и Rб2 Rвх = 455 Ом заносим в табл. 7- 6 для сравнения с экспериментальными данными.
4). Определим расчетное значение выходного сопротивления усилительного каскада.
- значение параметра Y22 составляет:
;
Выходное сопротивление усилительного каскада по переменному току представляет собой параллельное соединение Rвых транзистора, равное
15 кОм и сопротивления в цепи коллектора Rк = 510 Ом;
Ом.
Заносим это значение Rвых = 493 Ом в табл. 7-7 для сравнения с экспериментальными данными.
Определим (для проверки) порядок Rвых каскада по формуле:
,
где
Ом;
=
60 Ом; Rкэ
= 60 Ом (см. исходные данные);
Ом
5). Определим величину сквозного коэффициента усиления Ке:
,
где Rн представляет собой параллельное соединение Rвых = 493 Ом и Rн = 360 Ом:
Ом
Заносим это значение Ке = 16,5 в табл. 7-1 для сравнения с экспериментальными данными.
Можно проверить значение Ке по формуле:
,
где
В эквивалентной схеме емкость коллекторного перехода Ск объединяют с емкостью эмиттерного перехода Сб’э:
Свх экв = Сб’э + Ск (1 + Sп Rн),
или Свх экв = Сб’э + Ск * К,
где Sп – крутизна характеристики выходного тока по напряжению на эмиттерном переходе,не зависящая от частоты
.
Коэффициент усиления по напряжению К:
Емкость эмиттерного перехода Сб’э:
pF,
где
Мгц
Значение Свх экв составляет:
Свх экв = 179 + 5 * 51,75= 437,75 pF,
8) Определим верхнюю граничную частоту усилительного каскада fв гр:
мГц.
Сравниваем это расчетное значение fв гр с данными эксперимента
(табл. 7-3).