6. Предварительный усилитель на полевом транзисторе

Исходными данными для расчета предварительного усилителя являются:

1. Р_н = Р_вх1УМ = 1,6 мкВт;

2. R_н = R_вх1УМ = 500 кОм;

3. f_н=1 кГц;

4. U_н = U_{зиVT 1УМ} = 0,6 В;

5. _тз = 0,21 %;

6.   3%.

Рис. 6.1. Принципиальная схема предусилителя на полевом транзисторе

Рис. 6.2. Схема замещения предусилителя на полевом транзисторе по переменному току в области СЗЧ без ООС

1. Выбор типа транзистора vt.

Рассчитываем необходимую допустимую мощность, рассеиваемую на стоке транзистора. P_с.доп.=(1,11,2)*P_н .

P_c.доп.=1,1* 0,04 = 0,048 мкВт.

4. Рассчитываем граничную частоту, которая должна быть в 510 раз больше частоты сигнала в нагрузке:

f_гр= (510)*f_н = (510) кГц.

5. Примем E_c равным одному из стандартных значений (с учетом напряжения питания однотактного усилителя мощности):

E_c = 18 В.

Рассчитываем максимальное напряжение U_си:

U_си = (1,11,2)·E_c = 1,1·18=20 В

Исходя из полученных данных выбираем транзистор КП302,Б, параметры которого:

U_си.max = 20 В;

P_с.max = 300 мВт при температуре окружающей среды Т_с=(-60+90) ˚С.

Рис. 6.3. Выходные ВАХ VT.

2. Выбор положения рабочей точки vt по постоянному току.

Рабочую точку А необходимо выбирать так, чтобы выполнялись следующие условия:

1. Напряжение питания каскада должно иметь стандартное значение E_с={9,12,18,24 и т.д.}В, причем должны выполняться неравенства:

,

2. Рабочая точка в режиме A должна находиться в середине активной области работы транзистора VT.

Пользуясь стоковыми ВАХ выбираем положение рабочей точки транзистора VT, работающего в режиме А.

Е_с=0,9·U_сиmax =0,9·20=18 В.

Строим кривую

Р_сmax= U_си·I_с = 0,3 Вт.

Выбираем положение U_си0:

.

Положение рабочей точки:

I_с0 = 10,8 мA,

U_си0 = 11,5 В,

U_зи0 = 1,5 В.

3. Расчет по постоянному току.

1. Величина сопротивления истоковой цепи определяется по формуле:

R_и = U_зи0 / I_c0 = 1,5/10,8·10^-3 = 139 Ом.

R_и = 0.1·R_и = 0.1·139 = 14 Ом. Отсюда находим R_и = R_и - R_и =139-14=125 Ом.

Примем R_и= 120 Ом.

Рассчитаем мощность, выделяемую на этом резисторе:

P_и = (I_c0)²·R_и = (0,0108)²·120 = 0,014 Вт.

Тогда тип R_и: МЛТ-0,125-120±10%.

Примем R_и= 15 Ом.

Рассчитаем мощность, выделяемую на этом резисторе:

P_и = (I_c0)²·R_и = (0,0108)²·15 = 0,002 Вт.

Тогда тип R_и: МЛТ-0,125-15±10%.

2. Величина сопротивления затвора:

R_з = (0,51,5)МОм = 0,5МОм = 500 кОм.

Примем R_з = 470 кОм.

Мощность, выделяемая на этом резисторе << 0,125 Вт:

Тип R_з: МЛТ-0,125-470±10%.

3. Сопротивление стока R_c и истока R_и определяют наклон нагрузочной прямой по постоянному току:

I_кз = E_c/(R_с+R_и) => R_c = E_c/I_кз – R_и = 18·10³/30-139 = 461 Ом.

Примем R_с = 470 Ом.

Мощность, выделяемая на этом резисторе:

Р_з = (I_c0)²·R_с =(0,0108)²·470 = 0,054 Вт < 0,125 Вт.

Тогда тип R_с: МЛТ-0,125-470±10%.

4. Положение нагрузочной прямой по переменному току.

Положение нагрузочной прямой по переменному току определяется параллельным соединением R_c и R_н .

Строим ее по 2-м точкам:

1. ;

2. E_c = 18 В.

Затем, полученную прямую сдвигаем параллельно самой себе так, чтобы она проходила через рабочую точку А.