3.1. Предварительный расчет резисторов диода v1

Параметры фотодиода V1-ФД-252-01А:

• рабочее напряжение U_раб = 5 В,

• емкость фотодиода Сд = 1 пФ,

• темновой ток I_тем = 5 нА,

• амплитуда фототока I_m1 = 1 мкА.

3. Принципиальная схема цепей питания фотодиода (слева) и его типовая вольтамперная характеристика (справа).

Обратное смещение на фотодиод подается для вывода его в линейную область ВАХ. Одновременно с этим увеличение напряжения U_АК уменьшает проходную емкость фотодиода.

Поскольку напряжение питания E0 > U_раб фотодиода, тогда

|U_АК| ≈ U_раб / 2 = 2,5 В.

Тогда на резисторах ( ) должно быть падение напряжения равное

Задав напряжение на аноде

_,

определяем по закону Кирхгофа напряжение на катоде

_.

Теперь, зная фототок _, вычислим сопротивление резисторов и :

и

Рассчитанные сопротивления резисторов и необходимо выбрать в соответствии с рядом номинальных значений по 10%, так как оба резистора не являются элементами температурной стабилизации и ВЧ-коррекции (Таблица 5)

Таблица 5. Номинальные значения сопротивлений и емкостей

Получаем _, . Далее номинальные значения будут указаны в скобках.

3.2. Предварительный расчет по постоянному току каскада на полевом транзисторе v2

Каждый транзистор КП 364Е имеет свои справочные данные:

• Ток стока начальный - ;

• Максимальная крутизна - S_макс = 4 мА/B;

• Напряжение отсечки - U_отс = -8 В.

Другие показатели:

• Ёмкость затвор-исток - C_зи = 4 пФ;

• Ёмкость проходная - С_зс = 1,5 пФ;

• Ток утечки затвора - I_ут.з = 1 нА;

Принципиальная схема каскада на полевом транзисторе V2 по постоянному току представлена на рисунке 4.

4. Типовая вольтамперная характеристика полевого транзистора с n-каналом

Для расчета резисторов … сначала необходимо рассчитать точку покоя полевого транзистора V2 исходя из его параметров: начального тока стока I_Снач, максимальной крутизны S_max и напряжения отсечки U_отс. Выбираем напряжение затвор–исток U_ЗИ = -1,8 В.

Затем определяем ток покоя стока

и крутизну

Выберем напряжение на истоке:

а напряжение сток-исток:

Тогда напряжение на стоке равно:

Отсюда сопротивления резисторов в цепи истока и стока

Напряжение на затворе

Рассчитаем сопротивление резистора , исходя из заданной верхней частоты :

Где: 4 + (3,1·10^-3·249,74 + 1) · 1,5

6,66

Необходимо выбрать из следующего условия:

После этого определяем ток делителя

и сопротивление резистора

Определим входное сопротивление полевого транзистора по постоянному току в точке покоя

Так как сопротивление очень велико, в параллельном включении сопротивлений делителя напряжения во входной цепи оно будет шунтироваться, и его можно не учитывать на частотах до сотен мегагерц.

Проверка расчета по постоянному току с помощью компьютера каскада на полевом транзисторе v2

Составим эквивалентную схему усилителя на полевом транзисторе (рисунок 5) и с помощью программы Fastmean произведем расчет. [

==

5. А) Эквивалентная схема усилительного каскада на v2 по постоянному току.

Режим покоя полевого транзистора определяют резисторы R5 и R6. Построим вольтамперную характеристику (ВАХ), отметим точку покоя при U_зи= -1,8 (I_с = 12,01мА)

5. Б) вах нелинейного элемента

С помощью команды «Анализ по постоянному току» в схеме рисунка 5 вычислим токи в резисторах и напряжения в узлах. В таблицу 6 вносим все результаты без учета знака.

в) Расчёт по постоянному току в Fastmean

Таблица 6. Результаты компьютерного анализа и предварительных расчетов

Токи и напряжения
Единицы измерения	В	В	В	мА	мА
Расчет предварительный	0.2	2.0	7.0	0.294	12.01
Расчет компьютерный	0.2	1.95	6.7	0.296	12.21

Результаты совпадают с точностью ≤ 10% - расчет всех элементов схемы по постоянному току сделан правильно.