3.2. Расчёт элементов фиксации рабочей точки

Фиксация рабочей точки для каскада на биполярном транзисторе осуществляется резистивным делителем R₁1 иR₂1.

По входным характеристикам транзистора определим величины Iб_А1, Uбэ_А1

Iб_А1 = 5 ,мА

Uбэ_А1 = 0,7 ,В

Найдем температурные изменения токов:

=(0,001…0,01)Iн_m1=0,003*0,002=6 ,мкА

(t⁰)= Iк₀ (t⁰_спр)*(-1)==2,3 ,мкА

Тогда коэффициент нестабильности N1 определяется следующим образом:

N1===3

N1 должен находиться в диапазоне (2…15). Это условие выполняется.

Найдем сопротивление R₂1:

=660 ,Ом

Найдём ток делителя I_Д1:

I_ЭА1= Iб_А1+ Iк_А1=0,005+0,0043=9,3 ,мА

I_Д1= Iб_А1+=5*10^-3+=15 ,мА

Ток делителя должен быть I_Д1 ≥(3…10)Iб_А1:

Условие выполняется.

Найдём сопротивление R₁1:

R₁1=1167 ,Ом

3.3. Расчёт коэффициента усиления входного каскада

По входным характеристикам биполярного транзистора найдем его входное сопротивление:

h₁₁э1==400

Rвх1=205 ,Ом

Тогда коэффициент усиления выходного каскада определятся так:

К1= --=-11,2

K1=-11,2

3.4. Расчёт ёмкостных элементов

Для каскадов на биполярном транзисторе значения емкостей конденсаторов C1иСэ1 рассчитываются следующим образом:

С1=3,5 ,мкФ

Сэ1===0,15 ,мФ

4. Расчёт реально достигнутого коэффициента усиления

Реально достигнутый в схеме коэффициент усиления разомкнутого усилителя в области средних частот определяется следующими формулами:

К1= --=-11,2

К2= --=-14,32

Креал==K1*К2=160,1

Реально достигнутый коэффициент усиления должен быть больше рассчитанного в пункте 1 коэффициента усиления К.

Креал=160,1 ≥ К=36,36

Условие выполняется.

5. Расчёт элементов цепи ООС

Так как проектируемый усилитель содержит два каскада, используем последовательную обратную отрицательную связь по напряжению. Найдём сопротивление обратной связи:

==-4,8*10^-3

=2073 ,Ом

Тогда коэффициент усиления усилителя с обратной связью можно найти так:

==81

6. Построение характеристики Мос(ω)

Характеристика Мос(ω)для двухкаскадного усилителя строится по следующим формулам в масштабе десятичных логарифмов круговой частоты:

Мос_в(ω_в)= Мос_н(ω_н)=

Х=для Мос_в(ω_в)

Х=для Мос_н(ω_н)

2*3,14 *200 = 1256 рад/с

2*3,14 *20*10³ = 126*10³ рад/с

7. Моделирование

Моделирование выполняется с помощью пакета схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. Целью моделирования является установление корректности расчета и степени соответствия расчетных параметров требованиям технического задания. В процессе моделирования при необходимости корректируются значения элементов схемы.

В результате моделирования получим переходные и частотные характеристики входного и выходного каскадов усилителя, усилителя без ООС и с ООС.

7.1. Выходной каскад

Схема выходного каскада:

Переходная характеристика выходного каскада:

Частотные характеристики выходного каскада:

7.2. Входной каскад

Схема входного каскада:

Переходная характеристика входного каскада:

Частотные характеристики входного каскада:

7.3. Усилитель без ООС

Схема усилителя:

Переходная характеристика усилителя

Выходной сигнал искажен из-за слишком большой входной амплитуды. Поэтому в этой схеме амплитуда уменьшена с 250 мВ до 10 мВ.

Переходная характеристика усилителя

Частотные характеристики усилителя:

7.4. Усилитель с ООС

Схема усилителя:

Переходная характеристика усилителя:

Частотные характеристики усилителя:

7.5. Результаты моделирования

Схема	Расчетный коэффициент усиления	Смоделированный коэффициент усиления	Амплитуда входного сигнала	Амплитуда выходного сигнала
Выходной каскад	-14,32	-13,3	250 мВ	3461 мВ
Входной каскад	-11,2	-4,9	250 мВ	1280 мВ
Усилитель без ООС	160,1	133,24	10 мВ	1229 мВ
Усилитель с ООС	81	30,1	250 мВ	8900 мВ