1.4 Расчет параметров элементов схемы

1. Определяем значения сопротивлений R_к и R_э.

Ом,

где I_КЗ - ток, определяемый по точке пересечения прямой АР с осью токов (точка D на рисунке 3).

Принимая R_э=(0,l0,15)R_к, находим

Ом,

R_э=R_общ-R_к=25Ом.

2. Находим сопротивления резисторов R_l, R₂. С целью уменьшения влияния делителя напряжения R_l R₂ на входной сигнал обычно выбирают

, где R_вх- входное сопротивление по переменному току

Ом.

Значения U_вхм и I_вхм определяются по входной характери­стике (рисунок 2):

Значение сопротивления резистора R₁ можно определить из соотноше­ния

кОм,

полученного из уравнения напряжений для контура цепи: общая точка – R_э -эмиттерный переход – R₂ - общая точка в предположении, что U_эб <<E_п, а . Из последнего соотношения можно находим значение сопротивления резистора R₂=2,5 кОм.

3. Определяем емкость конденсаторов С_р и С_э: мкФ,

мкФ,

где: f_H - нижняя частота полосы пропускания, Гц (принимаем f_H =20 Гц);

М_н - коэффициент частотных искажений а области низких частот (при­нимаем М_н=1,2 для упрощения).

1.5 Расчет параметров усилительного каскада на биполярном транзисторе

Используя графики входной и выходных характеристик, можно найти параметры усилительного каскада:

а) Коэффициент усиления по напряжению

раз; K_Uдоб =20lgK_U=29,37 дБ.

б) Коэффициент усиления по току

раз; K_iдоб =20lgK_i=28,75 дБ.

в) Коэффициент полезного действия (КПД):

где: Р_н - мощность нагрузки максимальная (выходная);

Р_р - мощность источника, затраченная на обеспечение режима работы Мощность переменного тока нагрузки

P_н=0,5U_нмI_нм=0,5∙5∙0,02=0,05 мВт.

Мощность, затрачиваемая источником питания на обеспечение режима работы определяется по координатам точки Р (см. рисунок 3)

P_р=U_кэрI_кр=6∙0,024=0,144 мВт.

г) Мощность генератора входного синусоидального сигнала

P_вх=0,5I_бмU_бэм=0,5∙1,6∙24=0,019 Вт.

д) Коэффициент усиления по мощности

К_Рдоб=10lgK_р=4,19 дБ.

2. Аналитический расчёт параметров усилительного каскада на полевом транзисторе

Схема усилительного каскада на полевом транзисторе с управляющими p-n-переходом и каналом р-типа показана на рисунке 4. Транзистор включён по схеме с общим истоком.

Рисунок 4 - Схема усилительного каскада на полевом транзисторе.

В расчёте используем упрощённую схему замещения транзистора, пока­занную на рисунке 5, где обозначены:

g₁₁ - входная проводимость, См;

g₁₂U₂ - входной ток, обусловленный влиянием выходной цепи на вход­ную;

g₁₂ - проводимость передачи напряжения;

g_{21 }U₁ -выходной ток, обусловленный проводимостью передачи тока g₂₁;

g₂₂ - выходная проводимость транзистора, См.

Схема замещения усилительного каскада показана на рисунке 6.

Рисунок 6 – Упрощённая схема замещения усилительного каскада на полевом транзисторе

В целях упрощения в схеме отсутствует проводимость g₁₁ и источник g₁₂U₂ ввиду их незначительной величины. Сопротивления резисторов R_з1 и R_и1 определяется из соотношений:

кОм,

кОм.

где R_з1 - эквивалентное сопротивление цепи затвора;

R_н1 - эквивалентное сопротивление выходной цепи.

Коэффициент усиления по напряжению определяется по выражению

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по мощности

К_р=К_U К_i=∙=570,6 раз.

Входное сопротивление каскада

R_вх=R_з1=кОм.

Выходное сопротивление каскада

Ом,

где: U_xx - напряжение на выходе при разрыве цепи нагрузки (холостой ход);

I_кз - ток на выходе при коротком замыкании выводов нагрузки.