2. Расчет основных параметров усилительного каскада.
2.1. Расчет усилительных свойств каскада
Коэффициент усиления по току рассчитывается по формуле
(20)
Коэффициент усиления по напряжению
(21)
2.2. Граничные частоты фильтров, т. е. значения частоты сигнала на которых коэффициенты передачи уменьшаются в √2 раз, определяются выражениями
(22)
(23)
(24)
Выбираем наибольшее значение: fн = 10,496 Гц.
Для верхней граничной частоты полосы пропускания усилителя можно записать:
(25)
(26)
(27)
(28)
Выбираем наименьшее значение (fh21б >> fв2 ): fв = 0,53 МГц.
2.3. Вычисляем общее значение коэффициента частотных искажений на нижней и верхней граничных частотах:
(29)
(30)
3. Проводим анализ рассчитанного усилителя с использованием пакета OrCad.
3.1. Создаём документ Schematics, содержащий принципиальную схему
рассчитанного усилителя. В качестве источника входного напряжения V1 используем источник VAC, предназначенный для расчета частотных характеристик (AC Sweep).
3.2. Выполняем анализ схемы по постоянному току.
|
|
Iб0 мкА |
Iк0 мА |
Iэ0 мА |
Iд мкА |
Uкэ В |
Uэ0 В |
Uбэ В |
|
Рассч. |
15,81 |
5 |
4,8 |
1581 |
10 |
2 |
0,6 |
|
Промод. |
46,24 |
7,141 |
7,188 |
451,99 |
11,178 |
2,372 |
0,611 |
Рассчитанные значения элементов схемы обеспечивают требуемый режим покоя.
3.3. Установили параметры анализа AC Sweep, задав изменение частоты по декадам в диапазоне от 1 до 10 Гц, 10 точек на декаду. Запустили выполнение анализа схемы.
Рис.2 – Частотная зависимость модуля коэффициента передачи по напряжению.
Рис.3 – Частотная зависимость модуля коэффициента по току.
Рис.5 – Частотная зависимость модуля сквозного коэффициента передачи по напряжению.
|
|
fн ,Гц |
fв ,МГц |
|
Рассч. |
6,189 |
24,49 |
|
Промод. |
1,49 |
39,26 |
Рассчитанные значения элементов схемы обеспечивают требуемую АЧХ усилителя.
4. Исследуем влияние значений элементов принципиальной схемы на АЧХ усилителя.
4.1. Влияние сопротивления нагрузки.
Рис.6 – АЧХ усилителя при сопротивлениях нагрузки 4, 8, 16 кОм.
Увеличение (уменьшение) сопротивления нагрузки повышает (уменьшает) коэффициент передачи по напряжению, увеличивает (уменьшает) fн и fв, сужает (расширивает) полосу пропускания усилителя.
4.2. Влияние сопротивления источника сигнала.
Рис.7 – АЧХ усилителя при сопротивлениях источника сигнала 150, 300 ,600 Ом.
Увеличение (уменьшение) сопротивления нагрузки повышает (уменьшает) коэффициент передачи по напряжению, увеличивает (уменьшает) fн и fв, сужает (расширивает) полосу пропускания усилителя.
4.3. Влияние ёмкости разделительного конденсатора С1.
Рис.8 – АЧХ усилителя при ёмкостях разделительного конденсатора С1 45, 91, 182 мкФ.
Увеличение (уменьшение) ёмкости разделительного конденсатора уменьшает (увеличивает) fн усилителя.
4.4. Влияние ёмкости конденсатора нагрузки.
Рис.9 – АЧХ усилителя при ёмкостях конденсатора нагрузки 0,075, 0,15, 0,3 нФ.
Увеличение (уменьшение) ёмкости конденсатора нагрузки уменьшает (увеличивает) fв усилителя.
Вывод:
В ходе проделанной работы мы изучили основные характеристики и параметры малосигнальных усилительных каскадов, изучили метод анализа малосигнальных усилителей с помощью эквивалентных схем, изучили основные характеристики и параметры малосигнальных усилительных каскадов на БТ с ОБ, выполнили инженерный расчет малосигнального усилителя и рассчитали его основные параметры, с помощью пакета OrCAD провели анализ характеристик усилителя и исследовали влияние элементов схемы на основные характеристики.