4. Розрахунок підсилювального каскаду в схемі зі спільною базою

Для розрахунку схеми задано: R_г – опір джерела вхідного сигналу; U_вих.m – амплітудне значення вихідної напруги; R_н – опір навантаження, f_н – значення нижньої робочої частоти; f_в – значення верхньої робочої частоти; М_н[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті; М_в[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на верхній частоті; Т_ос.мін,, Т_{ос.макс} – мінімальна і максимальна температура оточуючого середовища.

Рис.4.1.4. Схема транзисторного каскаду в схемі зі спільною базою

Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні

Приймаємо струм колектора транзистора в режимі спокою

Задаємося мінімальним значенням напруги між колектором і емітером транзистора в режимі спокою

де – напруга насичення транзистора при максимальному значенні струму колектора транзистора . Для малопотужних транзисторів переважно

Приймаємо спад напруги на резисторі в колі емітера. Для каскадів попереднього підсилення переважно

Спад напруги на опорі колекторного резистора повинен задовольняти вимогу

Записуємо вираз для напруги колекторного живлення

Враховуючи вирази для і можемо отримати остаточний вираз для визначення напруги колекторного живлення

Приймаємо значення напруги живлення

При виборі типу транзистора повинні виконуватися наступні вимоги:

;

Вибираємо тип транзистора, який має такі основні електричні параметри: β_мін; ; r_к; ; ; ; C_к.

Виходячи з умов забезпечення необхідного режиму за постійним струмом розраховуємо значення опорів резисторів у колі емітера і колектора

Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою

Задаємося струмом базового подільника напруги –

Розраховуємо значення опорів резисторів базового подільника напруги

де – зворотний струм колекторного переходу при мінімальній температурі оточуючого середовища Т_ос.мін.

Для кремнієвого транзистора .

Для германієвого транзистора .

Т₀ – температура, при якій нормується значення І_к0 транзистора.

Еквівалентний опір базового подільника напруги

Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму

Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму

Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою

де – коефіцієнт підсилення транзистора в схемі зі спільною базою.

Коефіцієнт підсилення каскаду за струмом

Розподіляємо частотні спотворення на нижній частоті між усіма конденсаторами схеми , переводимо частотні спотворення на нижній частоті у відносні одиниці (М_н=10^{0,05·Мн[дб]} ) і розраховуємо значення ємностей конденсаторів

Приймаємо значення ємностей конденсаторів і вибираємо їх типи.

4.1.5. Розрахунок каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі зі спільним витоком

Схема підсилювального каскаду в схемі з спільним витоком має великий вхідний опір і низький рівень шумів при роботі з джерелом сигналу в великим значенням внутрішнього опору.

Рис.4.1.5. Схема каскаду попереднього підсилення на польовому транзисторі в схемі зі спільним витоком

Для розрахунку схеми задано: R_г – опір джерела вхідного сигналу; U_вих.m – амплітудне значення вихідної напруги; R_н – опір навантаження; f_н – значення нижньої робочої частоти; М_н[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті.

Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні

Приймаємо значенням струму стоку транзистора в режимі спокою з умови

Знаходимо мінімальне значення напруги між витоком і стоком транзистора

де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення струму стоку і типу транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного польового транзистора складає

Визначаємо напругу живлення каскаду

Приймаємо значення напруги живлення .

При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:

Вибираємо тип польового транзистора, який має такі електричні параметри: S; r_св; U_від; I_с.макс; І_з.вит; C_зв, C_зс.

Розраховуємо значення опору резистора в колі витоку

Визначаємо початкове зміщення між затвором і витоком транзистора

,

де U_від − напруга відсічки польового транзистора;

І_с.макс − максимальне значення струму стоку при U_зв = 0.

Визначаємо напругу зміщення на затворі в режимі спокою

.

Вибираємо струм подільника напруги в колі затвору з умови і розраховуємо значення опорів резисторів подільника

Визначаємо еквівалентний опір вхідного подільника напруги

Розраховуємо значення резистора в колі стоку

Розраховуємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою

,

де – еквівалентний опір навантаження каскаду

Визначаємо значення вхідної ємності каскаду

де С_зв − вхідна ємність польового транзистора;

С_зс − прохідна ємність польового транзистора.

Вхідний опір каскаду має чисто ємнісний характер, а ємнісна складова вхідного опору буде дорівнювати

Мінімальне значення повного вхідного опору каскаду

Розподіляємо частотні спотворення на нижній частоті між усіма конденсаторами схеми , переводимо частотні спотворення на нижній частоті у відносні одиниці (М_н=10^{0,05·Мн[дб]} ) і розраховуємо значення ємностей конденсаторів.

де – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті за рахунок конденсатора С₁.

– коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті за рахунок ємності конденсатора С₂.

де – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті за рахунок ємності конденсатора С_в,

– вихідний опір каскаду для схеми з спільним стоком