4.2 Расчет промежуточного каскада.
Требования, предъявляемые к промежуточному каскаду (рассчитанные в п. 3.1.2):
Время нарастания фронта импульса : не более 15.5нС
Коэффициент усиления : не менее 11.6
Размах выходного импульса : не менее 0.09В (рассчитано в п. 4.1)
Промежуточный каскад выполним в виде резисторного усилителя (Рисунок 9)
Нагрузкой промежуточного каскада является входное сопротивление и входная емкость выходного каскада, рассчитанные в п. 4.1.
Рисунок 9. Промежуточный каскад.
Каскад работает на нагрузку сопротивлением, равным входному сопротивлению выходного каскада и емкостью, равной входной емкости выходного каскада:
Сопротивление коллектора ограничено сверху допустимым временем нарастания каскада и максимально равно
Так, как сопротивление нагрузки можно считать много больше сопротивления коллектора, в качестве эквивалентного сопротивления нагрузки примем сопротивление коллектора.
Нам необходимо брать транзистор малой мощности.
Как было показано в п. 4.1, для проектируемого нами усилителя целесообразно применять СВЧ – транзисторы, поэтому возьмем в качестве транзистора промежуточного каскада транзистор малой мощности КТ339А.
Входная и выходная характеристики данного транзистора приведены в (Приложении Б).
Для исключения возбуждения усилителя через внутреннее сопротивление источника питания, предусмотрим развязывающие фильтры по питанию, которые будут стоять во входном и промежуточном каскаде. Отпустим падение напряжения на сопротивлении фильтра промежуточного каскада 6В (что является более чем достаточным для предотвращения самовозбуждения усилителя).
На сопротивлении эмиттера предварительного каскада отпустим 8.9В (чтобы обеспечить типовую рабочую точку Uкэ=5В).
Возьмем
(т.к. мы рассчитали выше, что эквивалентное
сопротивление нагрузки транзистора
должно быть менее 21 Ом, а у нас входное
сопротивление выходного каскада на
порядок больше, следовательно оно
определяется только сопротивлением
коллектора). Построим нагрузочную
прямую по постоянному и переменному
току (см. Приложение
В).
Выберем рабочую точку в
(типовая рабочая точка).
Определим
из графика
.
Этой точке соответствует
;
.
Определим
из входных характеристик входную
проводимость транзистора как
касательной к входной характеристике,
проведенной в точке покоя (
,
=0.063
мА). Получаем:
Крутизна (Формула 14):
Коэффициент усиления
объемное сопротивление базы
Постоянная времени верхних частот транзистора:
Постоянная времени верхних частот промежуточного каскада (Формула 9):
Время нарастания фронта промежуточного импульса (Формула 8):
Входная динамическая емкость каскада определяется как (Формула 13)
Входное сопротивление резисторного каскада:
С учетом делителя в цепи базы, входное сопротивление каскада уменьшится примерно на 10% (т.к. сопротивление делителя получится больше, чем в выходном каскаде, потому что базовый ток промежуточного каскада меньше):
Необходимое входное напряжение найдем через коэффициент усиления:
