2.2 Вибір каскадів кінцевого підсилення

Оскільки даний підсилювач розрахований на малу вихідну потужність,

10-20 мкВт слід використовувати однотактний каскад кінцевого підсилення

(ККП).

ККП буде будуватися за безтрансформаторною схемою зі спільним колектором, коефіцієнт нелінійних спотворень якого 1..3%.

2.3 Визначення корисної потужності, що забезпечується транзистором ккп

Знайдемо потужність запису Рз, тобто вихідну потужність кінцевого каскаду підсилення:

Р_з=І²_з·R_н=(0.06·10^-3)²·9960=35,8 (мкВт);

2.4 Вибір типу транзисторів ккп

2.4.1 Вибір транзистора ККП

Вибір транзистора ККП потрібно здійснювати на основі попереднього визначення потужності втрат Р_К, максимальної напруги на переході колектор-емітер U_Kmax(доп), та максимального колекторного струму I_Kmax(доп), окрім цього необхідно врахувати і частотні можливості транзистора.

Для однотактного безтрансформаторного ККП, вибираючи транзистор, необхідно забезпечити умови:

,

де  - коефіцієнт корисної дії ККП, а .

Маємо:

Р_к=Р_вих=35,8·10^-6 (Вт),

Р_{к доп}=10·35,8·10^-6=358 (мкВ)

Для забезпечення необхідної вихідної потужності, живлення однотактного безтрансформаторного каскаду повинно здійснюватися

напругою Е.

,

де U_ЗАЛ 1 (В).

(В),

в свою чергу

, звідки .,

де U_{КЕ_ДОП} – максимальна допустима напруга між відповідними електродами транзистора.

U_{KE_доп}=2,7/0,8=3,37(В),

Визначимо допустимий струм колектора (max):

I_K.допI_max,

I_max=I_Km+I_Ko,

I_Km=,

I_Ko=(2-3)I_Km.

Розрахуємо:

I_Ko (мкА);

І_К.доп=84*10^-6+168*10^-6=252*10^-6=252 (мкА).

Для даного ККП, підсилювача запису магнітофона, що працює в режимі класу „А”, необхідні значення струму робочої точки І_{К_о} і напруги U_{KE_o} вибираються з співвідношень:

;

.

Маємо:

= 0,16 (мА);

(В);

Тепер, згідно вище наведених розрахунків оберемо транзистор КТ312В, з такими параметрами:

І_Кmax = 30 (мА),

U_КЕ = 2 (В),

I_Еm = 2 (мА)

P_{max_доп} = 225 (мВт),

f_гр = 120 (мГц,),

С_К = 5 (пФ),

_к = 500 (пс),

h_21E = [50…280],

I_Е(І_К) = 5 (мА),

U_КЕmax = 20 (B),

Для даного транзистора повинні виконуватись умови:

І_Кmax.допІ_К.о+І_З;

U_KE.o(1.5-2.0)U_З;

P_Kmax.доп І_К.о*U_KE.o / (0.5-0.6);

Зробимо розрахунки:

І_Кmax.доп=0,16*10^-3+0,06*10^-3=0,22(мА) І_{Кmax.доп.тр}=30(мА),

U_KE.o=2*0,6=1,2(В) U_KE.o.тр=2(В),

P_Kmax.доп=(0,16*10^-3*1,2) / 0,5=0,38(мВт) P_{Kmax.доп.тр}=225(мВт).

Амплітуда струму вхідного кола ККП, що дозволяє визначити положення робочої точки транзистора на його вхідній характеристиці, а також забезпечує вибір транзисторів каскадів попереднього підсилення за струмом, дорівнює:

.

(мкА).

Передкінцевий каскад повинен мати максимальне значення колекторного струму, що в 2...3 рази більше за максимальний базовий струм кінцевого каскаду.

2.4.2 Частотні властивості транзистора

Частотні властивості біполярного транзистора, в схем ввімкнення спільний колектор, прийнято характеризувати граничними частотами, значення яких не повинні перевищувати верхню граничну частоту пристрою:

де - гранична частота транзистора за крутістю в схемі з спільним

емітером,

S₀ – крутість транзистора в робочій точці, довідникова величина.

- гранична частота транзистора за крутістю в схемі з спільним

колектором,

R_Г – вихідний опір каскаду.

Величина може бути розрахована:

,

де - об'ємний опір бази,

- гранична частота передачі струму в схемі з спільною базою.

,

,

де _к – стала часу, довідникова величина;

С_к – ємність колекторного переходу транзистора, довідникова величина;

m = 1.6 – для дрейфових дифузійних транзисторів;

f_гр – гранична частота передачі струму, довідникова величина;

За вище наведеними формулами зробимо розрахунки:

(Ом);

(Гц);

(Гц)=19,2(МГц);

(Гц).

Отже, F_B  .