5.Общая схема усилительного каскада
Собираем общую схему усилительного каскада (рис. 5.1):
Рис. 5.1. Общая схема усилительного каскада
Рис. 5.2. Входной сигнал
Рис. 5.3. Выходной сигнал
Расчёт конденсаторов:
Каскад с общим коллектором:
(300нФ)
(8,2
нФ)
Каскад с общим эмиттером:
(8,2
нФ)
(12
нФ)
Второй каскад с общим эмиттером:
(12
нФ)
(18
нФ)
Третий каскад с общим эмиттером:
(18
нФ)
(20
нФ)
Учитывая, что усилитель должен работать в диапазоне частот 10кГц…25МГц, подкорректируем значения разделительных конденсаторов, чтобы нижняя граница ослаблялась не более, чем на 3 дБ.
Подбор конденсаторов (корректирующий):
Каскад с общим коллектором:
(100мкФ)
(16 нФ)
Каскад с общим эмиттером:
(16 нФ)
(24 нФ)
Второй каскад с общим эмиттером:
(24 нФ)
(36 нФ)
Третий каскад с общим эмиттером:
(36 нФ)
(39 нФ)
Необходимо подкорректировать и верхнюю границу. Этого добьёмся с помощью шунтирующих конденсаторов в цепи эмиттера.
Выбираем конденсаторы равные 1 нФ.
Рис. 5.4. Общая схема усилительного каскада с рассчитанными конденсаторами
Рис. 5.5. Входной сигнал
Рис. 5.6.Выходной сигнал
Рис.5.7. ЛАЧХ
Максимальное значение ЛАЧХ усилителя 55,141дБ
Рассмотрим ЛАЧХ отдельных звеньев и сверим полученный результат с ЛАЧХ всего усилителя.
1) Каскад с общим коллектором:
Рис.5.8. ЛАЧХ каскада с общим коллектором
Максимальное значение ЛАЧХ каскада с общим коллектором -1,2902дБ
2) Каскад с общим эмиттером
Рис.5.9. ЛАЧХ каскада с общим эмиттером
Максимальное значение ЛАЧХ каскада с общим эмиттером 21,282дБ
3) Второй каскад с общим эмиттером
Рис.5.10. ЛАЧХ второго каскада с общим эмиттером
Максимальное значение ЛАЧХ каскада с общим эмиттером 21,358дБ
3) Третий каскад с общим эмиттером
Рис.5.10. ЛАЧХ третьего каскада с общим эмиттером
Максимальное значение ЛАЧХ каскада с общим эмиттером 13,745дБ
Так как каскады соединены последовательно, их ЛАЧХ складываются:
-1,2902+21,282+21,358+13,745=55,0948
Погрешность незначительна, расчет выполнен верно.
6. Моделирование усилительного каскада с учётом температуры
Рис.6.1. Выходной сигнал усилителя при температурах 0ºС, 27ºС, 50ºС
При 0ºС выходной сигнал на уровне 5,3В
При 27ºС выходной сигнал на уровне 5,6В
При 50ºС выходной сигнал на уровне 5,8В
Следовательно, изменение температуры не оказывает существенного влияния на усилительные свойства каскада.
7. Расчёт нелинейных искажений усилительного каскада
Из-за того что характеристики транзистора нелинейные, выходной сигнал содержит высокочастотные составляющие. Найдем коэффициент нелинейных искажений на частоте 25 МГц (рис. 7.1):
Гармоники на частоте сигнала 25 МГц
Высшие гармоники на частоте сигнала 25 МГц
%
,
где A2, A3, An- высшие гармоники , присутствующие в спектре на частоте входного сигнала
A1- первая гармоника в спектре входного сигнала
A2=170мВ
A3=100мВ
A1=4В
%
= 5%
Согласно требованиям коэффициент гармоник не должен превышать 5%. Следовательно, рассчитанное значение КГ удовлетворяет исходным требованиям.