2. Розрахункова частина

2.1. Попереднiй розрахунок підсилювача

Попереднiй розрахунок пiдсилювача полягає у визначенні вiдсутнiх даних, необхiдних для вибору та обгрунтування електричної схеми пiдсилювача.

2.1.1. Визначення коефiцiєнта пiдсилення напруги

Початкове значення коефiцiєнта пiдсилення розраховують за формулою:

При застосуваннi повторювачiв доцiльно забезпечити запас пiдсилення напруги, збiльшивши К_Uна 20...30 %. Нове значення коефiцiєнта пiдсилення розрахується за формулою:

де - коефiцiєнт пiдсилення повторювача, для емiтерного повторювача , для витiкового повторювача .

Оскільки, за завданням у мене двокаскадний ППС то коефіцієнт підсилення по напрузі розіб’ємо на два каскади:

Приймемо та

2.1.2. Вибiрзначеннявихiдного опору та типу вихiдного каскаду пiдсилювача

Вихiдним опором пiдсилювача є вихiдний опiр його кiнцевого каскаду (без врахування ВЗЗ).

Якщо забезпечити , кОм то смуга пропускания, пiдсилення i вихiдний струм практично не залежатимуть вiд R_Нзначно спростяться розрахунки кiнцевого каскаду.

Вихiдним опором пiдсилювальних каскадiв є опiр колекторного (стокового) резистора. Вiн повинен обмежувати струм через транзистор так, щоб пiковезначення струму не перевищувалоI_Kmax, а саме:

або

Так як умова виконується вибираємо вихiдний опiр кОм.

2.1.3. Вибiр значення вхiдного опору пiдсилювача

Для забезпечення незалежної глибини зовнiшнього ВЗЗ вiд доцiльно вибрати:

кОм

Згiдно розрахунку, вибираємо тип пiдсилювача – пiдсилювач постiйного струму (ППС), диференцiйний пiдсилювач на бiполярних транзисторах (I_К=0,1…0,2 мА, К_U>1).

2.2. Електричний розрахунок підсилювача

2.2.1. Принципова електрична схема пiдсилювача

Принципова схема двокаскадного підсилювача постійного струму на біполярних транзисторах подана в Додатку А,рис.1.

Пiдсилювачi постiйного струму (ППС) вiдрiзняються від пiсилювачiв змiнного струму тим, що нижня межа смуги пропускання вiдповiдає нульовому рiвню. Тому у багатокаскадних ППС ємнiсний або трансформаторний зв'язок використовувати не можна. Для з'єднання окремих каскадiв використовують тiлькигальванiчний зв'язок, тому їх ще називають пiдсилювачами з безпоcepeднiм зв'язком.

2.2.2Вибiр транзистора другого каскаду

Транзистор вибирають за трьома параметрами: верхньою граничною частотоюƒ_β, струмом спокою колектора І_K0, найбільшою допустимою напругою колектора U_KEдоп.

Гранична частота передачі струму бази ƒ_β повинна більш ніж у п'ять раз перевищувати задану верхню частоту підсилювача ƒ_в:

кГц

Струм спокоюколекторавибирається з умови:

мА

мА

Напруга живлення пiдсилювача Е_К повинна бути вибрана виходячи iз значення найбiльшої допустимої напруги колектора, тобто менше 0,8U_КЕ.доп.

Поставленi вимоги задовольняє транзистор КТ208К. Його параметри:

I_доп = 300 мА>>1,5I_Н = 1,5 мА

U_КЕ.доп = 45 В. ЗадамосяЕ_К = 34 В < 0,8 U_КЕ.доп =36 В.

2.3. Електричний розрахунок пiдсилювачапостiйногоструму

Наведемо розрахунок пiдсилювача, який забезпечує = 30В на навантаженнi кОм.

У заданому дiапазонi частот мВт для побудови пiдсилювача можна використати малопотужний транзистор КТ208К з параметрами, , мА i В. Для одержання напруги виходу В достатньо взяти напругу живлення В, що не перевищуе . Струм навантаження можна визначити: мА. Струм через опiр при поданні на базу транзистора VТ2 максимального запирального сигналу повинен перевищувати струм навантаження на величину . Якщо прийняти мА, тодi

кОм.

напруга живлення В;

напруга навантаження В;

струм навантаження А;

мінімальний колекторний струм другого каскаду А.

При подачі на базу транзистора максимального вiдпиральногосигналу струм через опір буде становити:

мА

Струм транзистора VТ2 у цьому режимі буде становити:

мА.

Вибираємо залишкову напругу на транзисторі VТ2 В розрахуємо :

кОм

Наведемо розрахунок першого каскаду.

На вихідній характеристиці (Додаток А, рис.2) знаходимо: струм спокою колектора,напругу спокою між колектором і емітером:

На вхідній характеристиці (Додаток А, рис.3) знаходимо: струм спокою бази,напругу спокою між базою і емітером:

Вхідний опір на транзисторiVT2 визначимо за формулою:

Розрахунок подільника виконаємо, задавшись значенням

кОм

Розраховуємо за формулою:

кОм

Напругу на опорі визначаємо за формулою:

Для подальшого розрахунку каскаду знайдемо спад напруги на резисторі :

Знайдемо струм через резистор :

За першим законом Кіргофа знайдемо струм на навантаженні першого каскаду:

Знайдемо спад напруги на навантаженні :

Виберемо транзистор для першого каскаду:транзистор першого каскаду вибираємо за струмом навантаження першого каскаду , танапругою на навантаженні першого каскаду .

Струм спокою коллектора вибираємо з умови:

мА

мА

Поставленiвимогизадовольняє транзистор КТ207Б. Йогопараметри:

I_доп = 10 мА>>1,5I_Н = 0,74 мА

U_КЕ.доп = 15 В.

Наведем роз рахунок номіналів опорів першого каскаду. Струм через опiр при поданні на базу транзистора VТ1 максимального запирального сигналу повинен перевищувати струм навантаження на величину . Якщо прийняти мА, тодi

кОм.

У режимі спокою

мА

При подачі на базу транзистора максимального вiдпирального сигналу струм через опір буде становити:

мА

Струм транзистора VТ1 у цьому режимі буде становити:

мА.

Вибираємо залишкову напругу на транзисторі VТ1 В і розраховуємо :

кОм

Розрахунок подільника виконаємо, задавшись значенням

кОм

На вхідній характеристиці (Додаток А, рис .5) знаходимо: струм спокою бази,напругу спокою між базою і емітером:

На вихідній характеристиці (Додаток А, рис .4) знаходимо: струм спокою колектора,напругу спокою між колектором і емітером:

Напругу на опорі визначаємо за формулою:

Розраховуємо за формулою:

кОм,

де кОм

Коефіцієнт пiсилення підсилювача K_Uрозраховуємо за формулою:

Тут:

Тоді коефіцієнт підсилення буде становити: