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 = 0,14 ,мА

Uбэ_А1 = 0,4 ,В

Найдем температурные изменения токов:

=(0,001…0,01)Iн_m1=0,005*0,007=35 ,мкА

Iк₀ (t⁰)= Iк₀ (t⁰_спр)*==2,6 ,мкА

Iк₀ (t⁰_лаб)= Iк₀ (t⁰_спр)*==0,1 ,мкА

= |Iк₀ (t⁰) - Iк₀ (t⁰_лаб )| = |2,6*10^-6 -0,1*10^-6 | = 2,5 ,мкА

Тогда коэффициент нестабильности N1 определяется следующим образом:

N1===14

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

Найдем сопротивление R₂1:

=3692 ,Ом

Найдём ток делителя I_Д1:

I_ЭА1= Iб_А1+ Iк_А1=0,14+7,8=7,9 ,мА

I_Д1= Iб_А1+=0,14*10^-3+=2,5 ,мА

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

Условие выполняется.

Найдём сопротивление R₁1:

R₁1=26615 ,Ом

3.3. Расчёт коэффициента усиления входного каскада

По входным характеристикам биполярного транзистора найдем его входное сопротивление:

h₁₁э1==400

Rвх1=356 ,Ом

Тогда коэффициент усиления выходного каскада определятся так:

К1= --=-34,42

K1=-34,42

3.4. Расчёт ёмкостных элементов

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

С1=19,55*10^-6=19,55 ,мкФ

Сэ1===0,0119=11,9 ,мФ

4. Расчёт реально достигнутого коэффициента усиления

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

К1= --=-34,42

К2= --=-18,74

Креал==K1*К2=645

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

Креал=645 ≥ К=57,2

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:

==-1,2*10^-3

=8323 ,Ом

Тогда коэффициент усиления усилителя с обратной связью можно найти так:

==362

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*3,1416 *20 = 126 рад/с

7. Моделирование

Моделирование выполняется с помощью пакета схемотехнического моделирования Micro-Cap 9. 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:

Выходной сигнал искажен из-за слишком большой входной амплитуды. Поэтому в этой и последующей схемах амплитуда уменьшена с 340 мВ до 1 мВ.

Теперь переходная характеристика выглядит так:

Частотные характеристики входного каскада:

7.3. Усилитель без ООС

Схема усилителя:

Переходная характеристика усилителя

Частотные характеристики усилителя:

7.3. 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	-18,74	-18,756	340 мВ	6353 мВ
Входной каскад	-34,42	-34,445	1 мВ	34,86 мВ
Усилитель без ООС	645	644,679	1 мВ	617,97 мВ
Усилитель с ООС	362	24,981	340 мВ	8627 мВ