4.4 Расчет по постоянному току в схеме на оу

Рекомендуется выбирать R12 = R13 = 5 R10=5*1000= 5 Ком

Сопротивления выберем в соответствии с номинальным рядом (табл. 5).

Таблица 5

Класс точности, %	Шкала номинальных значений сопротивлений и емкостей
5 10	10 10	11	12 12	13	15 15	16	18 18	20	22 22	24	27 27	30	33 33	36	39 39	43	47 47	51	56 56	62	68 68	75	82 82	91

R1=1 Moм;

R2=3,9 Мом;

R3=24 Ком ;

R4=3 Ком;

R5=4,7 Ком;

R6=3 Ком;

R7=24 Ком;

R8=8,2 Ком;

R9=820 Ом;

R10=1 Ком;

R11=240 Ом;

R12=5,1 Ком;

R13=5,1 Ком.

4.5 Проверка расчета по постоянному току с помощью компьютера

Рис. 6. Эквивалентная схема усилительного каскада на V3,V4 по постоянному току

При расчете используются сопротивления резисторов, выбранные по номинальному ряду. Сопротивления R6 и R12 не являются резисторами, они отражают эквиваленты входных сопротивлений переходов база–эмиттер транзисторов V3 и V4 (H_11,3 и H_11,4) по постоянному току (рис. 6, а). Их величины: R6 = H_11,3 = U_БЭ/ I_Б3=0,7В./29 мкА=24,1 Ком;

R12 = H_11,4 = U_БЭ/I_Б4=0,7 В./58 мкА=12,1 Ком

где U_БЭ = 0,7 В.

Р ис.7. Результат анализа по постоянному току

Таблица 6.

Параметр	V3				V4
Токи и напряжения	UБ3, В	UЭ3, В	IД3, мА	IЭ3, мА	UЭ4, В	UК4, В	IК4, мА
Расчет предварительный	2,4	1,7	0,29	2,03	1	6	4
Компьютерный	2,366	1,657	0,288	2,02	0,968	6,024	3,976

Результаты совпадают с большой точностью (менее 3%). Следовательно, расчет всех элементов схемы по постоянному току сделан верно.

5. Расчет по сигналу

Рис. 8. Принципиальная схема усилителя

На эквивалентной схеме полевой транзистор заменяем активным четырехполюсником типа ИТУН – источник тока, управляемый напряжением. Это значит, что выходной ток (ток стока i_C) управляется входным напряжением (затвор–исток), т. е. i_C = –S∙u_ЗИ=-3 мА/В.*1 В.=-3мА

Биполярные транзисторы V3 и V4 заменяем ИТУТ, тогда:

r_б´б = τ_к/C_к=150 пс/3 пФ=50 Ом

r_б´б – объемное сопротивление базового слоя

по номинальному ряду: r_б´б =51 Ом

r_б´э = (1 + h₂₁) =

r_б´э -Сопротивление перехода база–эмиттер

по номинальному ряду: r_б´э=430 Ом

С_б´э = =

Коэффициент усиления каскада на ОУ K_F = U₁₈/U₁₀

U₁₈ = U_2Н=2,2 В.

Напряжение U₁₀ определим, активировав клавишу «переходный процесс», установив предварительно в источнике сигнала ток I_m1 = 1 мкА и среднюю частоту заданного диапазона, например, f =100 кГц.

Рис. 9. Напряжение U10.

U_10m=1,84 В.

Тогда искомый коэффициент усиления будет:

K_F = 1,41·U_2Н/U_10m.=1,41·2,2/1,84=1,7

K_F = 1 + R15/R14, где R15 = (R12 ǁ R13)=2,5 Ком

(по номинальному ряду:2,4 Ком), тогда

Конденсаторы С1…..С8 выберем =1мкФ

Тогда зависимость сопротивления передачи от частоты при вычисленных параметрах будет выглядеть так:

Расчет показал, что > ,значит необходимо увеличивать емкости блокировочных и разделительных конденсаторов. Определим, какой из конденсаторов в большей мере ограничивает полосу пропускания в области нижних частот. Для этого построим частотные характеристики передаточных сопротивлений в узлах 2,3,4, 10.

Рис.11. частотные характеристики передаточных сопротивлений в узлах 2,3,4, 10.

Участок схемы от источника сигнала до узла 2 (U(2)/I1) практически не создает спада характеристики в области нижних частот. Увеличивать емкости конденсаторов С1 и С2 не требуется.

До узла 3 (U(3)/I1), спад наблюдается на частотах до 10 кГц, что удовлетворяет техническому заданию (до узла 4(U(3)/I1) то же самое). Ёмкости конденсаторов С3 и С4 можно также оставить без изменения.

Следовательно, нужно увеличивать емкость конденсатора С5. (С5= 2мкФ), получаем:

Данная характеристика вполне удовлетворяет «техническому заданию».