4.2 Схема смещения уровня

Схема смещения уровня представлена на рисунке 6. Обозначение элементов приведено в соответствии с рисунком 2.

Постоянная составляющая тока базы выходного эмиттерного повторителя (VT6), как было определено выше, составляет I_Б0≈105мкА.

Ток коллектора I_К источника тока VT5 (он же ток эмиттера транзистора VT4) должен примерно на порядок превышать амплитуду тока базы ЭП, т.е. составит 1мА.

Так как напряжение на базе транзистора VT4 равно напряженю коллектора VT2, а оно равно примерно половине напряжения питания, т.е. 6В, то мощность рассеиваемая на коллекторе составит

В качестве транзистора VT4 подходят транзисторы типа КТ307, или КТ359 (I_{Э MAX} =20мА, P_{K MAX} =15мВт). Выбираем транзистор КТ359А.

Из выходных характеристик (рисунок 7) определяется ток базы транзистора VT4 в рабочей точке, который составляет I_Б0≈18мкА.

Рисунок 6 – Схема смещения уровня

Рисунок 7 – К определению параметров транзистора для ССУ

Напряжение между коллектором ДУ (оно составляет половину напряжения питания U_П1) и выходом ЭП (транзистор VT6), которое равно нулю, составляет

(9)

Рисунок 8 – К определению параметров транзистора для ССУ

Из входных характеристик (рисунок 8) определяем U_{ЭБ VT4}=0,68В

Резистор R6

(10)

Коэффициент передачи схемы смещения равен коэффициенту передачи ЭП на транзисторе VT4 умноженному на коэффициент передачи цепочки R6 и R_{ВХ ЭП VT6}

(11)

где R_НЭ – эквивалентное сопротивление нагрузки транзистора VT4, которое состоит из последовательно включенных сопротивления R6 и входного сопротивления ЭП R_{ВХ ЭП VT6} .

Определим для транзистора VT4 коэффициент передачи тока базы (4) и параметр h_11Э (5).

По формуле (8) рассчитываем R_{ВХ ЭП VT4}

4.3 Дифференциальный усилитель

Схема ДУ на БТ приведена на рисунке 9; т.к. входное сопротивление по заданию составляет 40кОм , то ДУ можно выполнить на БТ. Целесообразно выбрать сдвоенный транзистор типа КТ398А-1 или КТ398Б-1, которые имеют минимальный разброс параметров между парой транзисторов.

Рисунок 9 – Дифференциальный усилитель

Рисунок 10 – Определение h_11Э для ДУ

Используя входные характеристики сдвоенного БТ типа КТС398А-1 (рисунок 10) определяем параметр h_11Э, например при токе базы I_Б=10мкА он равен h_11Э=5,7кОм. Т.к. входное сопротивление дифференциального усилителя R_{ВХ ДУ}=2· h_11Э, то параметр h_11Э=20кОм. Определяем ток базы при котором h_11Э=20кОм.

(12)

Рисунок 11 – К расчету параметров БТ для ДУ

По выходным характеристикам транзистора (рисунок 11) определяем ток коллектора I_К при напряжении на нем равном половине источника питания U_П1 , т.е. U_КЭ=6В (при токе базы I_Б=10мкА он равен I_К=2,4 мА). Коэффициент передачи тока базы в этой точке равен h_21Э=240.

Используя выражение [13]

(13)

а так же принимая, что I_К0≈ h_21Э0· I_Б0, получаем

(14)

Ток протекающий через резистор R₂, состоит из тока коллектора транзистора VT2 и тока базы транзистора VT4

Сопротивление в цепи коллектора равно

Коэффициент передачи каскада определяется как

(15)

где R_НЭ состоит из параллельно включенных сопротивления коллектора R₂ и входного сопротивления эмиттерного повторителя схемы смещения уровня R_{ВХ СС}.

Тогда коэффициент передачи всего устройства составит

,

что удовлетворяет заданию (стр. 2)

Источник тока VT3 рассчитывается следующим образом. Ток через один транзистор ДУ составляет I_K0=194мкА, тогда ток источника тока составит I₀=2· I_K0=388мкА. Выбираем транзистор такого же типа, что и VT1 (КТС398А-1). Задаваясь напряжением на базе транзистора VT3 равным половине источника питания U_П2 (U_Б3=6В), напряжение на его эмиттере составит

Сопротивление R₃=U_Э3/I₀=5,3/(388·10^-6)≈14кОм. Ток базы VT3 I_Б3=I₀/h_21Э. Коэффициент передачи тока базы при токе коллектора I_K03= I_K0 и напряжении на коллекторе 6В составит h_21Э≈100 (13), тогда I_Б3=388·10^-6/100=3,88мкА.

В качестве источника тока схемы смещения VT5 применяем неиспользованную часть сдвоенного транзистора (КТС398А-1) выбранного ранее в качестве VT3. Ток через транзистор VT5 находится как

Напряжение на эмиттере VT5

Сопротивление R7 определяется как R₇=U_Э5/I₀=5,3/(0,9·10^-3)≈5,9кОм. Ток базы VT7 I_Б7=I₀/h_21Э. Коэффициент передачи тока базы при токе коллектора I_K07=I_K0 и напряжении на коллекторе 6В составит h_21Э≈200 (определяем по выходным характеристикам рис. 11), тогда I_Б5=0,9·10^-3/200=4,5мкА.

Ток делителя I_Д напряжения R4, R5 выбирается примерно на порядок больше, чем сумма токов базы VT3 и VT5, т.е. он равен I_Д=84мкА. Тогда