3 Основная часть

3.1 Расчет оконечного каскада

3.1.1 Выбор транзистора.

Выбор транзистора для оконечного каскада осуществляется с учетом следующих предельных параметров:

• граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ:

;

• предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер:

;

• предельно допустимого тока коллектора:

;

Пусть на оконечный каскад приходится половина искажения формы импульса создаваемая всем усилителем:

.

Верхняя граничная частота по уровню 0,707 определяется по формуле:

.

Получим численное значение:

.

Из ТЗ выходное сопротивление усилителя должно составлять 50 Ом, а так как оно определяется сопротивлением в цепи коллектора, то для оконечного каскада берем R_к=51 Ом. Сопротивление нагрузки по переменному току есть параллельное соединение сопротивления в цепи коллектора и сопротивления в цепи нагрузки:

. (3.1.2)

Получим

Тогда воспользовавшись соотношением I_вых=1,1U_вых/R_экв получим импульс тока с 10%-м запасом:

.

Учтем разброс сигнала по скважности (рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 – К определению максимального значения импульса тока

Тогда

Таким образом для транзистора оконечного каскада должны выполняться следующие соотношения:

,

.

Находим необходимый транзистор по справочнику [2]. Этим требованиям отвечает транзистор КТ603Д. Он имеет следующие параметры:

• граничная частота транзистора f_Т=200 Мгц;

• статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ h₂₁=2080;

• емкость коллекторного перехода С_к=15 пФ при напряжении на коллекторе U_к=10 В;

• постоянная времени цепи ОС на высокой частоте _к=400 пс;

• максимальный ток коллектора I_кmax=300 мА;

• максимальное напряжение коллектор – эмиттер U_кэmax=10 В;

• обратный ток коллектора I_кобр=(110)мкА (при Т_с=-40…+25С), I_кобр=10мкА (при Т_с=85С);

• максимальная мощность рассеиваемая на коллекторе Р_кmax=500 мВт.

3.1.2 Расчет режима транзистора.

Выходной каскад выполним по схеме реостатного каскада(рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Схема выходного каскада

Выберем положение рабочей точки транзистора, используя его выходную и входную статические характеристики:

Рисунок 3.3 – Входная и выходная статические характеристики транзистора КТ603Д

Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке:

,

где U_н – напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора U_н=(1…2)В.

.

Значение тока I_к0 выберем исходя из значения U_к0, а также из обеспечения требуемого импульса по току I_к040 мА. Значения U_б0 и I_б0 можно определить непосредственно по статическим характеристикам. Исходя из вышесказанного рабочая точка имеет следующие значения:

U_к0=4 В; I_к0=65 мА; U_б0=0,82 В; I_б0=1 мА.

Расчитаем предварительное значение напряжения источника питания. Оно сложится из падения напряжения на коллекторном переходе и падения напряжения на сопротивлениях коллекторной и эмиттерной цепей:

.

Напряжение на сопротивлении R_к:

.

Тогда

.

В существующем ряде напряжений источников питания имеется источник на 9В. Возьмем его в качестве питания будущего усилителя. Оставшаяся часть напряжения будет падать на R_э.

.

Постоянная мощность, рассеиваемая на коллекторе не должна превышать предельного значения взятого из справочника, а напряжение источника питания не должно превышать максимального напряжения коллектор-эмиттер.

. (3.1.3)

Получили, что P_кP_кmax, U_кmaxE_п, то есть этот транзистор можно использовать в качестве транзистора выходного каскада.