3.3 Расчет входного каскад

3.3.1 Выбор транзистора.

Для входного каскада выходным напряжением будет входное напряжение предоконечного каскада (ЭП):

.

В целях унификации элементов в качестве активного элемента возьмем транзистор КТ340А. Его параметры были описаны в пункте 3.2.1.

3.3.2 Расчет режима транзистора.

Схему входного каскада выполним по схеме реостатного каскада (рисунок 3.6).

Рисунок 3.7 – Схема входного каскада

Нагрузкой каскада является входное сопротивление и входная динамическая емкость предоконечного каскада: R_н=R_вх=1,8(кОм); С_н=С_вх.д=8(пФ). Так как транзистор работает в малосигнальном режиме, то возможен выбор режима минимального потребления тока и напряжения (чтобы получить высокое входное сопротивление):

I_к0=7 мА; U_к0=2 В; I_б0=0,05 мА; U_б0=0,55 В.

От входного каскада не требуется большого усиления, поэтому сопротивление в цепи коллектора можно выбрать в несколько раз меньше сопротивления нагрузки: R_к=270 Ом, тогда по формуле (3.2.1):

.

Падение напряжения на R_к составит:

тогда при U_Rэ=2,1 В

.

3.3.3 Расчет параметров каскада.

Воспользуемся соотношениями (3.1.4)-(3.1.7):

;

;

;

Проведем расчет в области верхних частот (соотношения (3.1.8)-(3.1.10)):

;

;

;

;

;

.

Коэффициент усиления всего усилителя должен быть 60 раз, но учитывая разброс параметров элементов и термонестабильность коллекторного тока, эту величину необходимо обеспечить с запасом примерно 1,5 раза. То есть реально коэффициент усиления должен быть чуть больше 90. Входной каскад имеет очень большой запас по усилению, поэтому можно ввести последовательную ООС по напряжению с глубиной А=4.

Сопротивление обратной связи найдем из формулы

. (3.3.1)

Крутизна усиления транзистора с учетом ООС равна

. (3.3.2)

Подставляя S_0ос вместо S₀ в выражения (3.1.7)-(3.1.10) получим значение коэффициента усиления и постоянной времени в области с учетом ООС:

; (3.3.3)

. (3.3.4)

Выполним расчет по формулам (3.3.1)-(3.3.4):

;

;

;

.

Тогда время установления каскада по (3.1.11):

.

В формулы (3.1.12)-(3.1.13) для входных параметров также необходимо внести соответствующие изменения:

; (3.3.5)

, (3.3.6)

где R_вхТ=RA=14=4(кОм).

.

Сопротивление R_вх определим в следующем пункте.

3.3.4 Расчет цепей питания и термостабилизации входного каскада.

Методика расчета полностью аналогична изложенной в пункте 3.2.4, поэтому последовательно воспользуемся соотношениями (3.2.7)-(3.2.25):

;

;

;

;

.

В данном каскаде имеется фильтрующая цепочка, образованная R_ф и С_ф, служащая для устранения паразитной ОС через источник питания. Рассчитаем значения R_ф и С_ф:

;

,

где f_н=/2Т_и, Т_и – длительность импульса.

;

;

.

Приведем значения всех элементов к существующим номиналам: R_э=330 Ом; R_б1=12 кОм; R_б2=5,6 кОм; R_ф=390 Ом; С_ф=33 мкФ.

.

Теперь можно найти входное сопротивление по (3.3.6):

.

Рассчитаем термостабилизацию, причем некоторые величины будем брать непосредственно из пункта 3.2.4:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Нестабильность тока коллектора входного каскада лежит в допустимых пределах.