2.4 Графический расчёт усилительного каскада.

Рис. 6 Схема каскада по постоянному току

Для p-n-p транзистора (E_п < 0) при правильно выбранных направлениях токов рабочую точку можно найти из следующей системы уравнений:

R_б = R₁ || R₂,

R_см = R_б + R_э (1+ ),

E_см = E_п ,

– E_см= – U_бэ + I_б R_см,

I_к = I_б

– E_п= – U_кэ + I_к R₌

В результате получили следующие значения

Как видно, значения рабочих точек, полученных в этом пункте и пункте 2.2 примерно идентичны и можно говорить о правильности хода решения задачи.

Расчет возможного ухода рабочего тока.

Следующая система уравнений описывает всю последовательность расчёта возможного ухода рабочего тока:

Отсюда получаем Это значение меньше, чем рассчитанное в пункте 2.2 => теоретический расчёт был верен.

Графический расчет рабочего режима.

Рис. 7 Определение на выходных характеристиках

Рис. 8 Определение и по нагрузочной прямой на входных характеристиках

Рис. 9 Определение и по нагрузочной прямой на входных характеристиках

;

Графический расчёт рабочего режима подтверждает правильность выбора рабочей точки в п. 2. 2

Определение параметров малосигнальной схемы замещения транзистора.

По ВАХ определим малосигнальные h-параметры:

Рис. 10 Определение h-параметров по выходной характеристике

Рис. 11 Определение h-параметров по входной характеристике

Определение основных параметров каскада

Рис. 12 Схема замещения усилительного каскада по переменному току

, K_e0 = K_uХХ∙ ∙ , , , R_ВЫХ ≈ R_К , , можно записать:

= .

Находим, что

Округлим их до значений из ряда Е24:

Найдем коэффициент усиления напряжения, входное и выходное сопротивление вновь, по выше приведённым формулам, из-за уточнения значения

Полученный коэффициент усиления превосходит минимальный коэффициент усиления , заданный в условии, что соответствует техническому заданию.

2.5. Расчет конденсаторов

Произведем расчет емкостей разделительных и шунтирующего конденсаторов.

0.32 мс

Примем:

0.96 мс

Тогда получаем:

нФ

Округлим до соответствующих значений из рядов Е12 и Е6

_{Проверим, превысит ли значение верхней границы полосы пропускания значение}, требуемое по условию .

Отсюда получим

Как мы видим, получившаяся частота много больше заданной по условию, следовательно, расчет произведен, верно.

3. Перечень элементов (спецификация)

№	Поз.	Название	Кол-во	Примечание
		Резисторы
1	R1	С2-23-0,125Вт-53кОм  5 %	1
2	R2	С2-23-0,125Вт-13кОм  5 %	1
3	Rэ1	С2-23-0,125Вт-100Ом ± 5 %	1
4	Rэ2	С2-23-0,125Вт-390Ом ± 5 %
4	Rk	С2-23-0,125Вт-1.7кОм ± 5 %	1
		Конденсаторы
5	Ср1	К53-4 5,6мкФ х 6.3В ±20%	1
6	Ср2	К53-4 4,7мкФ х 6.3В ±20%	1
7	Сe	К53-69 200мкФ х 4В ±20%
		Транзисторы
8	VT	2N2604	1
		Источники питания
9	V1	BP5041A-12В-100мА-1.2Вт	1

4. Моделирование усилительного каскада на ЭВМ  

При помощи программы Design Lab будем моделировать усилительный каскад на ЭВМ.

4.1 Схема моделирования

Рис. 13 Схема моделирования

4.2. Статический анализ схемы

Рис. 14 Анализ схемы по постоянному току

	Ручной расчет	Расчет на ЭВМ
Ik, мА	11.36 мА	11.10мА
Uкэ, В	9.2В	9.875 В
Iб, мА	0.16мА	0.148мА

Как видно, результаты ручного расчета примерно совпадают с результатами расчета на ЭВМ.

4.3. Частотные характеристики усилителя

Частотная характеристика и определение границ пропускания

Снимем частотную характеристику усилителя и определим границы полосы пропускания:

Рис. 15 Амплитудно-частотная характеристика усилителя

Kuxx, дБ	fn, Гц	fв, кГц
19	28.247	664

Определение входного сопротивления

Рис. 16 Зависимость входного сопротивления от частоты

	Ручной Расчет	Эксперимент
Rвх, Ом	2464	2296

Определение выходного сопротивления каскада

Рис. 17 Семейство амплитудно-частотных характеристик

R, Ом	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000	9000	10000
Ku	6.8	8.3	8.9	9.3	9.5	9.7	9.8	9.9	10	10

Рис. 18 Зависимость коэффициента усиления от сопротивления нагрузки

Выходное сопротивление найдём по следующей формуле:

	Ручной расчет	Эксперимент
Rвых, Ом	560	566