3. Расчет по постоянному току каскадов на биполярных транзисторах v3, v4

Биполярный транзистор КТ325В имеет следующие параметры:

• транзистор биполярный кремниевый;

• U_БЭ =0.7 В;

• коэффициент усиления по току минимальный h_{21 min} = 160;

• коэффициент усиления по току максимальный h_21max = 400;

• частота единичного усиления f_т = 1000 МГц;

• максимальный постоянный ток коллектора I_{k max} = 30 мА;

• максимальное напряжение коллектор-эмиттер U_{кэ max} = 15 В;

• постоянная времени цепи обратной связи τ_к = 125 пс;

• ёмкость коллекторного перехода С_к = 2.5 пФ;

• допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе Р_{к доп} = 225мВт.

Рис.7. Принципиальная схема каскадов на биполярных транзисторах по постоянному току

Для расчета сопротивлений резисторов R7, R8, R9, R10 и R11 необходимо выбрать режимы работы транзисторов V3 и V4.

Ток покоя транзистора V4 должен быть I_К4 =(0.25….1.5)мА. Выбираем I_К4=1 мА. Учитывая, что переменный коллекторный ток транзистора V3 меньше, чем переменный ток коллектора V4, можно выбрать постоянный коллекторный ток I_К3 ≤ I_К4. Выбираем I_К3 = 0.5 мА.

Напряжение коллектор-эмиттер V4:

Напряжение на эмиттере V4:

Определяем напряжения:

Напряжение на базе V3:

Напряжение на коллекторе V4:

Для вычисления токов базы I_Б3 и I_Б4 и дальнейших расчетов коэффициенты передачи по току h_21,3 и h_21,4 определим с учетом их крайних значений =

Тогда

Теперь вычислим сопротивления R9, R10 иR11:

Для вычисления сопротивлений R7 и R8 нужно определить ток делителя I_Д3. Обычно его выбирают I_Д3 ≥ 10*I_Б3. Следовательно,

I_Д3 ≥ 10(1.98 мкА) = 19.8 мкА.

Тогда:

В соответствии с номинальным рядом получаем:

R7 = 330 кОм, R8 = 120 кОм, R9= 3.3 кОм, R10=3.9 кОм, R11=1 кОм.

4. Проверка расчета по постоянному току с помощью компьютера

Правильность расчетов сопротивлений можно проверить с помощью компьютера. Для этого принципиальную схему каскадов на транзисторах V3 и V4 необходимо преобразовать в эквивалентную схему по постоянному току, заменяя биполярные транзисторы активными четырехполюсниками типа ИТУТ, где H₁₁ – входное сопротивление биполярного транзистора на постоянном токе.

а) б)

Рис.8. а). Определение входного сопротивления по постоянному току; б). Эквивалентная схема биполярного транзистора по постоянному току

Далее составляем эквивалентную схему усилителя на биполярных транзисторах (рис.8) и с помощью программы FASTMEAN произведем расчет. При расчете используются сопротивления резисторов, выбранные по номинальному ряду. Сопротивления R6 и R12 не являются резисторами, они отражают эквиваленты входных сопротивлений переходов база-эмиттер транзисторов V3 и V4 H_11,3 и H_{11 ,4} по постоянному току (рис. 7). Их величины равны:

Рис.9 Эквивалентная схема усилителя на биполярных транзисторах

С помощью команды “Анализ по постоянному току “ в схеме рис.9 вычисляем токи в резисторах и напряжения в узлах. В таблицу 6 вносим все результаты без учета знака.

Таблица 6

Параметр	V3				V4
Токи и напряжения	Uб3 , В	Uэ3 , В	Iд3 , мкА	Iэ3 , мА	Uэ4, В	Uк4 , В	Iк4, мА
расчёт предварительный	2,4	1,7	19.8	0.502	1	6	1
Компьютерный	2.483	1.733	20.69	0.525	1.014	6.061	1.014

Вывод программы FASTMEAN:

Выводы: Результаты моделирования совпали с расчетными с точностью до 5%. Расчеты выпилены верно.

Расчёт по постоянному току в схеме каскада на ОУ

Этот расчёт сводится к определению номинальных значений резисторов R12 и R13. С одной стороны они должны обеспечить «среднюю точку» напряжения питания Е₀/2 на ОУ и потому R12 = R13, с другой стороны их параллельное соединение на переменном токе не должно сильно шунтировать нагрузку транзистора V4. Вследствие этого:

По шкале номинальных значений получаем: R12= R13= 39 кОм.