4. Расчет усилительного каскада на переменном сигнале.

Рассчитаем входное сопротивление каскада R_ВХ.

(2),

где Ом, Ом.

Тогда из (2):

Это значение удовлетворяет требованиям, предъявляемым к разработке.

Разделительный конденсатор С1 совместно с входным сопротивлением каскада представляет собой фильтр высоких частот. Из этого следует, что частота среза фильтра ВЧ, в данном случае фильтра на входе каскада, определяется выражением: .

На выходе каскада также существует фильтр ВЧ, образованный конденсатором и с граничной частотой:

Так как эти фильтры включены последовательно, то обобщенную частоту среза соединения приблизительно определим как:

.

Откуда .

Теперь вычислим емкости разделительных конденсаторов, с учетом вышесказанного:

.

.

_{Рассчитаем верхнюю рабочую частоту каскада:}

Гц. Однако необходимо получить верхнюю рабочую частоту не меньше 250000 Гц. Для достижения этого используем эмиттерный повторитель (ЭП).

Подключим его к выходу усилительного каскада. Так как напряжение на коллекторе транзистора усилительного каскада стабильно и равно половине напряжения питания то и напряжение на базе транзистора ЭП будет равно половине напряжения питания, а, следовательно, режим рабочей точки для транзистора ЭП обеспечен.

Выберем много меньше сопротивления нагрузки. Сопротивление нагрузки кОм. Пусть кОм. Это значение соответствует ряду Е6 [2]. Тогда мА.

Рассчитаем параметры получившегося усилителя.

Верхняя рабочая частота:

;

;

Ом.

Ом.

= МГц.

Все рассчитанные параметры удовлетворяют параметрам, заданным в техническом задании. Следовательно правильная работа усилительного каскада обеспечена.

Теоретически рассчитанная АЧХ:

k(ω)

k=22

ω

5. Моделирование схемы в схемотехнической сапр

Рисунок 3 – Схема усилительного каскада, посторенная в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation.

Рисунок 4 - Эпюра напряжения на входе усилительного каскада, полученная в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation.

Рисунок 5 - Эпюра напряжения на коллекторе транзистора усилительного каскада, полученная в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation.

Рисунок 6 - Эпюра напряжения на выходе усилительного каскада, полученная в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation.

Рисунок 7 - АЧХ усилительного каскада, полученная в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation.

Рисунок 8 – Фаза выходного напряжения усилительного каскада, полученная в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation.

Рисунок 9 – График зависимости сопротивления от частоты, полученный в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation.

Полученные характеристики показывают что усилительный каскад выполняет свои функции и имеет АЧХ с нижней граничной частотой F_n=109 Гц, коэффициентом усиления 26.3 дБ и верхней граничной частотой

Fв=1.7 МГц.

В узле v(1), т.е. на коллекторе транзистора, формируется усиленный синусоидальный сигнал с постоянной составляющей порядка 12В. Это соответствует, примерно, середине нагрузочной прямой для напряжения питания Ек=20В.

В узле v(5), т.е. на входе усилителя формируется входной сигнал амплитудой 600мВ.

В узле v(6), т.е. на сопротивлении нагрузки формируется усиленный синусоидальный сигнал амплитудой порядка 12В но без постоянной составляющей, т.к. она убирается разделительным конденсатором С2.

По соотношению амплитуд выходного и входного сигнала можно определить коэффициент усиления каскада, который равен Кu = 12/0.6= 20.

Таким образом, полученные в схемотехнической САПР MicroCAP10 Evaluation графики и зависимости, доказывают работоспособность усилительного каскада.

Поз. Обозн.

.

Наименование

Кол.

Примечание

Резисторы

R1

С2-23 0.125 75кОм 5%

1

R2

С2-23 0.125 4.3кОм 5%

1

Rk

С2-23 0.125 5.1кОм 5%

1

Rэ

С2-23 0.125 240Ом 5%

1

Rэ’

С2-23 0.125 10кОм 5%

1

Транзисторы

VT1V 2

КТ315А

2

Конденсаторы

С1

КМ-3 М47 660нФ

1

С2

КМ-3 М47 22.4нФ

1

КР-02069154-201000-132-1

Перечень элементов

Лит.

Масса

Масшт

Изм

Лист

№ докум.

Подп

Дата

Разраб.

Белов А.В.

Пров.

Рыбин Н.Б.

Лист 2

Листов 2

Т.конт

Н.конт

Утв