4. Расчёт коэффициента гармоник (по методу пяти ординат)

Рис.4.1.

Так как с наибольшими амплитудами работает в усилителе оконечный каскад, то все нелинейные искажения можно отнести к нему, обычно для двухтактного каскада Кг=(6-10%) и Кг можно рассчитывать для схемы на рис.4.1.

При наличии сквозной ООС расчетная схема не меняется (r_кэ2 >>R_вх3).

4.1. Расчёт динамической характеристики прямой передачи тока ,

где выходной ток ,

.

Расчёт проводим в следующей последовательности.

а) По выходным характеристикам транзистора VT3 для некоторого значения i_б, mA находим соответствующее ему значение i_к, А.

б) По входным характеристикам транзистора VT3 для каждого значения i_б, mA находим соответствующее ему значение u_бэ, В.

в) Рассчитываем значения входного тока

,

.

г) Строим прямую .

По прямой выбираем значения I_max, I₁, I₀.

Рис.4.2. Прямая передачи тока.

4.2. Выбираем коэффициент асимметрии для оконечного каскада в пределах

.

4.3. Рассчитываем значения токов с учётом асимметрии схемы

,

,

,

,

.

4.4. Находим амплитуды гармонических составляющих выходного тока усилителя

,

,

,

.

4.5. Коэффициент гармоник в усилителе без ОС рассчитывается по формуле

.

4.6. Необходимая сквозная глубина ООС в усилителе

.

5. Расчёт первого каскада усиления.

5.1. Параметры статического режима транзистора VT1.

5.1.1. Для принципиальной схемы составим следующие уравнения:

, _(5.1)

_{где Iк02-ток коллектора транзистора VT1 в точке покоя}

, _(5.2)

_{где Im.к1-амплмтуда тока коллектора транзистора VT1.}

Так как транзистор VT1 работает в режиме А возьмём

, _(5.3)

из (5.1) получаем , _(5.4)

из (5.2) и (5.3) получаем

, _(5.5)

из (5.4) и (5.5) , _(5.6)

Согласно (5.6) получаем два условия для выбора N (исходя из того, чтои)

_и .

5.1.2. Рассчитываем амплитуду тока коллектора по (5.2).

5.1.3. Находим ток коллектора в точке покоя по (5.3).

5.2. Выбираем транзистор VT1 исходя из значений: E, I_к01, f_в.

По справочнику, для выбранного транзистора находим: I_max.к1, U_кэ.max, h_21э1, f_гр1, P_к.доп, C_к1, _к1.

5.3. Рассчитываем ток базы в точке покоя

.

5.4. Ток эмиттера в точке покоя

.

5.5. Постоянное напряжение на резисторе R5

.

5.6. Сопротивление резистора R5

.

5.7. Находим напряжение база-эмиттер U_бэ01 транзистора VT1 в точке покоя по входным характеристикам для I_б01.

5.8. Напряжение на резисторе R2

.

5.9. Выбираем ток делителя R1R2

.

5.10. Сопротивление резистора R2

.

5.11. Напряжение на резисторе R1

.

5.12. Сопротивление резистора R1

.

5.13. Сопротивление делителя переменному току

.

5.14. Эквивалентное сопротивление источника сигнала

.

5.15. Сопротивление нагрузки транзистора VT1 по переменному току

.

5.16. Сопротивление базы транзистора VT1

.

5.17. Входное сопротивление транзистора VT1 без ОС

.

5.18. Коэффициент усиления каскада на транзисторе VT1 без учёта местной ОС

.

5.19. Расчёт сопротивления R4 местной ОС предварительного каскада.

Из-за наличия сопротивления резистора R4 в усилителе действует как местная ООС в каскаде на VT1, так и общая ОС через резисторы R5, R4. Местная ОС увеличивает входное сопротивление VT1 и уменьшает Ku1. Это обстоятельство усложняет расчёт. Так как сквозной глубины А ограничено лишь нижним значением, то для определения R4 можно воспользоваться следующим подходом.

а) Выбираем общую сквозную глубину А с некоторым запасом, так как местная ОС в каскаде на VT1 уменьшит ее значение.

б) Рассчитываем коэффициент усиления усилителя без учёта ОС

_.

в) Определяем значение коэффициента передачи по напряжению входной цепи усилителя без учета Ос

.

г) Находим коэффициент передачи цепи ОС в общей петле

_.

д) Рассчитываем значение сопротивления R4

.

5.20. Входное сопротивление транзистора VT1 с учётом местной ОС

.

5.21. Коэффициент усиления по напряжению первого каскада с учётом местной ОС

.

5.22. Коэффициент передачи по напряжению входной цепи усилителя с учётом местной ОС

.

5.23. Коэффициент усиления усилителя с учётом местной ОС

.

5.24. Сквозная глубина ОС в общей петле

.

Если сквозная глубина меньше требуемой, то следует уменьшить сопротивление до некоторого значения .

5.25. Коэффициент усиления по напряжению усилителя с общей ОС

.

5.26. Входное сопротивление усилителя с учётом общей ОС

.

5.27. Сопротивление резистора R6

.

5.28. Находим ёмкость конденсатора С2

.

5.29. Находим ёмкость конденсатора С3

.

5.30. Рассчитываем входное сопротивление усилителя с учётом делителя

.

5.31. Амплитуда напряжения, необходимая на входе усилителя

.