1. Расчет III каскада усиления (эмиттерный повторитель)

1.1. Определяем постоянную составляющую коллекторного напряжения :

U_кэп3 ≥ U_{m вых} + U_{кэ3 мин} ,где U_{кэ3 мин} = 1 В

Получаем:

U_кэп3 ≥ 2 + 1 = 3 В

1.2. Находим амплитуду тока эмиттера I_{m э3} ,пологая R₁₀ >> R_н :

I_{m э3} = U_{m вых} / R_н

Получаем:

I_{m э3} = 2 / 100 = 0,02 А

1.3. Устанавливаем величину постоянной составляющей тока эмиттера :

I_эп3 = I_{m э3} / K₃ ,где K₃ – коэффициент запаса, равный 0,7

Получаем:

I_эп3 = 0,02 / 0,7 = 0,028 А

1.4. Пологая I_кп3 ≈ I_эп3 ,находим мощность ,рассеиваемую на коллекторе транзистора в точке покоя P_кп3 :

P_кп3 = U_кэп3 · I_кп3

Получаем:

P_кп3 = 3 · 0,028 = 0,084 Вт

1.5. Выбираем транзистор vt3 с учетом выполнения следующих условий :

I_{к макс} > I_кп3 ; P_{к макс} > P_кп3 ; U_{кэ макс} > Е_к ; f_гр > f_в Используем маломощный транзистор n-p-n структуры КТ3102А (зарубежный аналог BC547A)

Параметры транзистора КТ3102А :

I_{к макс} = 100 А P_{к макс} = 250 мВт U_{кэ макс} = 50 В f_гр = 150 МГц h_{21 э} = 100 ÷ 200

Зависимости h₂₁ э и h₁₁ э от тока коллектора:

График 1. График 2.

1.6.Расчитываем ток базы покоя .

1.6. Рассчитываем ток базы покоя:

I_бп3 = I_кп3 / h_{21 э3}

По графику 1 определяем значение h_{21 э3} и берем его равным 145 мА :

Получаем:

I_бп3 = 0,028 / 145 = 0,193 мА

1.7. Выбираем величину напряжения смещения (напряжение база-эмиттер покоя).

В целях упрощения примем U_бэп3 ≈ 0,7 В ,что довольно близко к реальной величине.

Определение элементов принципиальной схемы

1.8. Производим расчет сопротивления в цепи эмиттера R₁₀ :

R₁₀ = E_к – U_кэп3 / I_эп3

Получаем:

R₁₀ = 22 – 3 / 0,028 = 678 Ом

1.9. Находим величину мощности, рассеиваемую на резисторе R₁₀ :

P_R10 = I_эп3² · R₁₀

Получаем:

P_R10 = 0,028² · 680 = 0,533 мВт

Выбираем соответствующий стандартный резистор из ряда Е24: R₁₀ = 680 Ом

1.10. Находим сопротивление резистора R₉ и выбираем соответствующий стандартный резистор :

R₉ = U_кэп3 – U_бэп3 / I_бп3

Получаем:

R₉ = 3 – 0,7 / 0, 000193 = 12 кОм

P_R9 = I _бп32 · R₁₀ = 0,000193² · 680 = 251,6 мВТ

Выбираем соответствующий стандартный резистор из ряда Е24: R₉ = 12 кОм

1.11. Находим входное сопротивление каскада усиления :

R_{вх эп} ≈ R_{вх э} + R´_н · h_{21 э3} ,где h_{11 э3} берем из графика 2 равное 500 Ом

по формуле получаем: R´_н = R_н · R₁₀ / (R_н + R₁₀) = 100 · 680 / (100+680) = 87,179 Ом

Подставляя выше полученные сопротивления в формулу R_{вх эп} ≈ R_{вх э} + R´_н · h_{21 э3} получим:

R_{вх эп} ≈ 500 + 87,179 · 145 = 13 кОм

1.12. Определяем емкости разделительных конденсаторов C₃ и C₅ и выбираем стандартные конденсаторы :

C₃ ≥ 1 / 2 ∏ f_н R_{вх эп} M_н² – 1

C₅ ≥ 1 / 2 ∏ f_н R_н M_н² – 1

Получаем:

C₃ ≥ 1 / 2·3,14·133·13140·0,626 = 100 мкФ

C₅ ≥ 1 / 2·3,14·133·100·0,626 = 33 мкФ

Выбираем соответствующий стандартные конденсаторы из ряда Е6 : C₃ = 1 мкФ; C₅ = 33 мкФ

1.13. Расчет результирующих показателей

Находим требуемую величину сигнала на выходе III каскада усиления

U_{m вх3} = U_{m вых} · R_{вх эп} / R´_н · h_{21 э3}

Получаем:

U_{m вх3} = 2 · 13140 / 87,179 · 145 = 2,079 В

Поскольку ЭП является нагрузкой II каскада усиления, то по значениям U_{m вх3} = U_{m вых2} = 2,079 В

и R_{вх эп} = 13 кОм осуществляем его расчет.