4. Расчет делителя в цепи базы

Расчет делителя проведем исходя из следующих соотношений, полученных на основе схемы усилителя, приведенного на рис. 1

(22)

(23)

С учетом того, что:

имеем :

(24)

(25)

Известно, что для повышения стабилизации положения рабочей точки необходимо выполнение условия

Введем коэффициент

(26).

Обычно значение

Причем, чем больше значение имеет , тем выше стабильность режима покоя, но меньше входное сопротивление каскада.

Итак, зная значение Е_k, которое получено в предыдущем расчете, определив ,

а также значение по входным характеристикам и разрешив уравнения (24,25) определяем значения и .

5. Порядок расчета каскада по постоянному току

1) На основании заданных значений , определяется

2) Ориентировочно задаются значения и используя соотношения:

[мА]

[В]

3) В соответствии с (21) определяем

4) Задаемся значением и вычисляем (16) (17).

5) Определяем и (18) (19), и (2)

6) Определяем и

где :

7) Определяем допустимую мощность рассеивания на транзисторе

8) Исходя из условий :

и принимая во внимание частотный диапазон работы усилителя выбираем соответствующий транзистор и по справочнику определяем его параметры, а также уточняем значения , . Если эти значения существенно отличаются от принятых в п.2, то расчет повторяют, начиная с этого пункта .

9) Проводится расчет значений и в соответствии с изложенной выше методикой.

6. Расчет каскада по переменному току

Теоретические предпосылки расчета каскада по переменно­му току изложены в методическом указании к лабораторной работе: "Исследование резистивного усилителя на биполярном транзисторе". Здесь же приведем только окончательные расчетные формулы для коэффициента усиления и частотных искажении.

При расчете каскада по переменному току определяются следующие параметры:

1. коэффициент усиления в области средних частот;

2. входное сопротивление каскада;

3. выходное сопротивление каскада;

4. соответствие полученных частотных искажений заданным в областях нижних и высоких частот.

Для рассматриваемого каскада коэффициент усиления в области средних частот определяется из выражения :

(27)

где: - эквивалентное сопротивление базового делителя;

- Внутреннее сопротивление источника сигнала;

- коэффициент усиления транзистора по току;

- эквивалентное сопротивление нагрузки транзисторе по переменному току;

- эквивалентное сопротивление входной цепи.

Приведенное выражение для можно разрешить относительно Rк~. При этом, если задан коэффициент усиления и остальные параметры усилителя можно определить значение коллекторного сопротивления, которое в дальнейшем используется при расчете каскада по постоянному и переменному току/

Входное сопротивление каскада определяется из выражения:

где:

(28)

В том случае, когда в цепи эмиттера не стоит конденса­тор сопротивления определится следующим образом:

(29)

Выходное сопротивление каскада определяется следующим образом:

Где - сопротивление коллекторного перехода для схемы с ОЭ.

При расчете каскада в области нижних частот и верхних частот необходимо распределить суммарные частотные искаже­ния по каскадам. Ориентировочно можно использовать выражения для области ВЧ:

где - частотные искажения, приходящиеся на первый каскад;

- суммарные частотные искажения всего усилителя;

n - число каскадов,

для области НЧ аналогично:

где - частотные искажения, приходящиеся на одну разделительную цепь;

-суммарное значение частотных искажении в области НЧ;

n - количество разделительных емкостей. Значение частотных искажении, вносимых входной цепью

определяется выражением:

где - нижняя рабочая частота усилителя;

- постоянная времени входной цепи в области НЧ;

- разделительная емкость во входной цепи;

- выходное сопротивление источника сигнала;

- входное сопротивление каскада.

При заданном значении М_н, необходимое значение емкости во входной цепи определяется следующим образом:

(30)

Для выходной цепи аналогичным образом

(31)

(32)

где :

- выходная емкость;

- выходное сопротивление реостатного каскада.

При расчете частотных искажений в области нижних частот каждую емкость необходимо учитывать только один раз.

Частотные искажения в области верхних частот определяют с учетом паразитных емкостей, а также зависимости коэффициента усиления от частоты:

(33)

где

- постоянная времени коэффициента усиления ,

где - частота на которой коэффициент уменьшается в раз, по сравнению с низкой частотой.

Выражение для коэффициента частотных искажений в области высоких частот с учетом комплексности определяется следующим образом:

(34)

где:

- верхняя рабочая частота усилителя;

- постоянная времени нагрузки усилителя в области ВЧ;

где:

- емкость коллекторного перехода транзистора, определяемая по справочнику;

- емкость монтажа 5-10 пф;

- емкость нагрузки.

По данным значениям частотных искажений в области ВЧ можно определить максимальное значение коллекторного сопротивления у транзистора:

(35)

где:

Если в результате расчета или получится с отрицательным знаком, то это означает, что верхняя граничная частота транзистора недостаточна». Необходимо выбрать более высокочастотный транзистор с более высоким значением , следовательно с меньшие значением .