3.2.1 Расчет усилительного каскада по постоянному току

Расчет каскада по постоянному току решает вопрос обеспечения режима покоя, выбор элементов схемы, обеспечивающих необходимые параметры выходного сигнала.

3.2.1.1 Амплитудное значение переменной составляющей напряжения U_ВЫХ усиливаемого сигнала

U_{ВЫХ m} = 2 Um = 2  1 = 1,41 В

3.2.1.2 Сопротивление R_K в цепи коллектора

Выбирается как стандартное из соотношения

R_K = (3…5)R_H

Учитывая, что R_H задано, получим

R_K = (3…5)R_H = (3…5)  250 Ом,

то есть R_K = 750…1250 Ом

Примем стандартное значение R_K из этого диапазона. Пусть R_K = 860 Ом.

3.2.1.3 Сопротивление нагрузки R_H по переменной составляющей усиливаемого сигнала

Учитывая, что для переменной составляющей тока, особенно на высокой частоте, внутреннее

сопротивление источника R_K и сопротивление емкости С₂ малыми, можно считать R_K и R_H параллельно включенными.

В ычислим R_H~ .

3.2.1.4 Амплитудное значение переменной составляющей тока I_{K M} усиливаемого сигнала

• Вычисляется по закону Ома.

• Вычислим I_{K m} .

3.2.1.5 Предельно-допустимые эксплуатационные значения параметров транзистора

• Производится расчет правых частей неравенства (5) для кремниевого или германиевого транзисторов.

• Будем использовать кремниевый транзистор, для которого примем максимальное значение обратного коллекторного тока

I_КБО = 30 мкА (при _ОКР. = 85С).

Тогда

U_{K MAX} > (2,5U_{ВЫХ m} = 2,5  1 =2,5В),

I_{K MAX} > 2,85 (I_{K m} + I_КБО) = 2,85 (7мА + 0,03мА)20мА,

Р_{К МАХ} > 6,25 U_{ВЫХ m}(I_K + I_КБО)=6,251(7+0,03)10^-344мВт.

Окончательно

U_{K MAX} > 2,5 B,

I_{K MAX} > 20 мA, (6)

P_{K MAX} > 44 мВт.

3.2.1.6 Выбор типа транзистора

Тип транзистора определяется его условным обозначением. Выбор подходящего типа транзистора произведем по справочникам или по приводимым в приложении справочным материалам так, чтобы его предельно-допустимые эксплуатационные данные соответствовали полученным в пункте 3.2.1.5 условиям и отвечали требованиям исходных данных.

а) Определим 1-й элемент условного обозначения.

Для заданного температурного диапазона

 = 0С…+45С

соответствуют кремниевые транзисторы, первый элемент которых обозначают буквой «К».

б) Определим обозначение 2-го элемента. Для биполярных транзисторов 2-й элемент обозначают буквой «Т».

в) Определим 3-й элемент условного обозначения транзистора.

Согласно табл.1 для транзистора, работающего в полосе частот

f = 20….10⁴ Гц

и имеющего

( Р_{К МАХ} = 44мВт ) < 0,3 Вт

третьим элементом является цифра «1». Однако допустимо использование высокочастотного транзистора, если построенный на нем усилитель /каскад/ будет иметь на нижней частоте полосы пропускания частотные искажения, оцениваемые коэффициентом М_Н , ниже заданных. В целях практического доказательства этого случая будем использовать в усилителе высокочастотный транзистор, третьим элементом кода которого будет цифра «3».

г) Полный код типа транзистора.

Пока имеем начало кода обозначения транзистора: КТ3… Учитывая полученные граничные значения (6) предельно-допустимых эксплуатационных параметров транзистора, выберем окончательно тип транзистора.

Этим условиям отвечает транзистор КТ312Б имеющий параметры:

I_{K MAX} = 30мА,

U_{К МАХ} = U_{КБ МАХ} = 35В,

Р_{К МАХ} = 225мВт при  = 0С….+20С,

h_21Э = 25….100,

I_КБО  10мкА (при _ОКР  20С),

I_КБО  30мкА (при _ОКР  85С).

Входные /базовые/ и выходные /коллекторные/ ВАХ транзистора перечертим из справочника. (рис.4, рис.5)