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

Вольт - амперная характеристика (ВАХ) нелинейного сопротивления NLR1 полевого транзистора — это зависимость выходного тока транзистора от управляющего входного напряжения, представленная на рис.5.

Рисунок 5 – ВАХ нелинейного сопротивления NLR1

Принципиальную схему каскада на транзисторе V2 (рис.4, а) преобразуем в эквивалентную схему по постоянному току, заменяя полевой транзистор активными четырёхполюсниками типа ИТУТ и ИНУН (рис.6).

Рисунок 6 – Эквивалентная схема усилителя каскада на V2 по постоянному току

С помощью команды «Анализ по постоянному току» в эквивалентной схеме (рис.6) получаем токи в резисторах и напряжения в узлах (рис.7).

Рисунок 7 – Результаты анализа по постоянному току

Сопоставление результатов компьютерного анализа и предварительных расчётов приведено в табл.6.

Таблица 6 - Результаты компьютерного анализа и предварительных расчётов

Токи и напряжения	Uз	Uи	Uс	Iд2	Iи
Единицы измерения	В	В	В	мА	мА
Расчёт предварительный	1,0	2,0	7,0	1,2	10,4
Результат компьютерного анализа	0,91	2,02	7,28	1,11	10,1

Так как максимальный разброс для резисторов составляет 5…10 %, то расхождение результатов в пределах этого значения свидетельствует о правильности расчётов по постоянному току для всех элементов схемы. Полученные данные по предварительному расчёту и компьютерному анализу совпадают с точностью ≤ 10 %, следовательно, расчёт всех элементов схемы по постоянному току сделан правильно.

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

Транзистор КТ399АМ имеет следующие справочные данные:

Транзистор биполярный кремниевый;

U_бэ=0.7 В;

Коэффициент усиления по току минимальный h_{21 min} = 40;

Коэффициент усиления по току максимальный h_21max= 150;

Частота единичного усиления f_т = 1800 МГц;

Максимальный постоянный ток коллектора I_{к max} = 30 мА;

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

Постоянная времени цепи обратной связи τ_к =8 пс;

Ёмкость коллекторного перехода С_к = 1,7 пФ;

Допустимая мощность рассеиваемая на коллекторе Р_{К ДОП} = 150 мВт.

Принципиальная схема каскадов на биполярных транзисторах V3, V4 по постоянному току представлена на рис.8.

Рисунок 8 – 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. Целесообразно выбирать ток I_к4 = 1,5 мА. Такой выбор уменьшит рассеиваемую кристаллом транзистора мощность, и, следовательно, увеличит срок службы полупроводникового прибора. Каскад на транзисторе V3 должен отдавать свою нагрузку – базовую цепь транзистора V4, постоянный и переменный ток I_б4, поэтому можно выбрать постоянный коллекторный ток I_к3 ≤ I_к4 = 0,5 мА.

Напряжение коллектор – эмиттер V4:

Напряжение на эмиттере V4:

Напряжение на базе V4 и эмиттере V3:

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:

Ток базы V3:

Ток базы V4:

Ток эмиттера V3:

Ток эмиттера V4:

При больших h21 принимают равными I_э3 ≈ I_к3, I_э4 ≈ I_к4.

Сопротивление резистора R9:

Сопротивление резистора R10:

Сопротивление резистора R11:

Для вычисления сопротивлений R7 и R8 нужно определить ток делителя I_д3:

Сопротивление резистора R7:

Сопротивление резистора R8:

Так как резисторы R7, R8, R10 не являются элементами температурной стабилизации и ВЧ-коррекции, то для них следует принять класс точности равный 10%: R7_ном = 100 ± 10% кОм, R8_ном = 39 ± 10% кОм, R10_ном = 2,7 ± 10% кОм.

Для резисторов R9 и R11 следует принять класс точности 5%, как элементам температурной (эмиттерной) стабилизации: R9_ном = 3,3 ± 5% кОм, R11_ном = 680 ± 5% Ом.