3. Вибір схеми кола підсилення та розрахунок за постійним струмом

3.1. Варіант побудови к-кола

Якщо та , рекомендується використання схеми (3.1):

Рис. 3.1.

Якщо заданої напруги живлення виявляється недостатньо для побудови К-ланцюга так як потенціал колектора транзистора кожного наступного каскаду наростає, варто перейти до схеми рис. 3.1. Зниження необхідного значення напруги джерела живлення в схемі рис. 3.2 досягається включенням між другим та третім каскадами розділового конденсатора. Перший і другий каскади виконуються з безпосереднім зв'язком. Резистор підключається до джерела живлення.

3.2. Розрахунок каскадів підсилювача за постійним струмом

З огляду на втрати сигналу в міжкаскадних колах, постійний струм колектора транзистора каскаду можна прийняти як: , або приблизно (з великим запасом):

.

(3.1)

Постійну напругу колектор-емітер рекомендується вибирати, дотримуючись нерівності:

.

(3.2)

Рекомендовані границі вибору режиму роботи транзисторів попередніх каскадів:

.

(3.3)

У розрахунках приймаємо емітерний струм рівним , а струмом бази зневажаємо через його малість.

При використанні в підсилювачі кремнієвих транзисторів, значення напруг база-емітер можна прийняти рівними:

,

(3.4)

, .

Тоді, з урахуванням рекомендацій (3.1)–(3.4) задаємо:

.

Приймаємо: .

Будуємо схему К-кола у вигляді рис. 3.1 з урахуванням від’ємної полярності та вибраних типів транзисторів n-р-n структур, наносимо на цю схему вибрані вище напруги та струми режимів роботи (рис. 3.4).

Знайдемо:

(3.5)

Значення =0,5 вибираємо, як було сказано раніше за умови .

Для каскаду : .

Обчислимо опори резисторів:

; ;

; ;

;

Рис. 3.2.

3.3. Розрахунок стабільності режимів каскадів підсилення

Розрахунок ведеться на основі еквівалентної схеми транзистора за дрейфом (рис. 3.3), що містить два генератори, у яких ЕРС і струм є дестабілізуючими факторами, що залежать від зміни температури навколишнього середовища та розкиду параметрів транзисторів [1, с. 113]. Так,

,

(3.6)

де .

Рис. 3.3.

При виконанні підсилювача за схемою рис. 3.1, спрощується (коло ЗЗ за відсутнє):

, , .

(3.15)

де .

,

,

Стабільність режимів роботи каскадів вважається достатньою, так як допустима зміна струмів колекторів транзисторів заходиться в районі 10...15%.

4. Розрахунок коефіцієнта підсилення та параметрів ачх

Для розрахунків необхідно К-коло розбити на каскади, кожний з яких включає один підсилювальний елемент і міжкаскадні кола. У робочому діапазоні частот зручно каскадом підсилення ( ) вважати коло за рис. 4.1.

Рис. 4.1.

Для такої кола коефіцієнт підсилення за напругою на середніх частотах має вигляд:

.

(4.1)

Тут для каскаду попереднього підсилення:

.

(4.2)

Для вихідного каскаду .

При безпосередньому зв'язку каскадів, через відсутність базового дільника, у виразі варто прийняти .

Загальний коефіцієнт підсилення К-кола визначається добутком коефіцієнтів всіх каскадів підсилювача з урахуванням коефіцієнтів трансформації:

.

(4.3)

Якщо запас за підсиленням:

.

(4.4)

.

становить 1–3, то проведені розрахунки не потребують корегування.

Залежність коефіцієнта підсилення від частоти можна визначити з операторної передатної функції , перейшовши від перетворення Лапласа до перетворення Фур'є шляхом заміни [1, c.13]. Логарифмічну амплітудно-частотну характеристику (ЛАХ) можна побудувати підсумовуванням ЛАХ, що відповідають окремим нулям і полюсам, при відомому значенні з (4.3) [1, c.17].

Розрахунок частот полюсів передатної функції К-кола, що визначають ЛАХ в області верхніх частот, ведеться на основі П-образної еквівалентної схеми транзистора [l, с.68].

Частота полюса дорівнює:

,

(4.8)

де

,	(4.9)
.	(4.10)

Ск=15 пФ

Інші параметри еквівалентної схеми транзистора беруться з таблиць додатку 2 або з довідників [3, 4] з урахуванням співвідношень між ними, що наведені у додатку 1.

,

Якщо частоти полюсів каскадів лежать у межах робочого діапазону частот, то на частоті підсилення К-кола знижується, і необхідно перевірити, чи досить цього підсилення для забезпечення заданого значення при необхідній (2.16; 2.22) глибині ЗЗ. Повинна виконуватися нерівність:

.

(4.13)

Під знак суми підставляються частоти полюсів лише тих каскадів, у яких .

Вихідні дані та результати розрахунку коефіцієнтів підсилення і частот полюсів каскадів бажано представити у вигляді таблиці.