Расчёт усилителя гармонических сигналов до 3,5 В при амплитуде входного сигнала Е = 4 мВ, страница 2

                              δК_i= δβ·((R_г+ r_б'б+r_б'э )/((β+1)+R_эi))/(R_г+ r_б'б+r_б'э )+   (3.7)

                              +R_эi(β+1))                         

                              δК_i=0,12((605+36+400)/((120+1)+33,6))/        

                             /(605+36+400+33,6(120+1))=0,0159

δК_i=1,59% - нестабильность  усиления  меньше  требуемой.

         3.7  Расчёт корректирующей ёмкости в цепи эмиттера.

1)  находим  постоянную времени каскада:

                             τ_в=К_i/(2πΠ_i ),  с                                                            (3.8)

                             τ_в=15,8/(2·3,14·397,7·10⁶=6,326·10^-9 с;

2)  рассчитываем  постоянную времени корректируемого звена:

                             τ_о=(( R_г+ r_б'б)·τ_б'э )/((R_г+ r_б'б+r_б'э ) +R_эi (β+1)),  с        (3.9)

                             τ_о=((605+36) ·2,8·10^-8)/((605+36+400+33,6(120+1))=

                             =3,515·10^-9  с;

3)  находим  коэффициент коррекции:

                             К_opt=√1+( τ_в /τ_о)²-1                                                     (3.10)

                             К_opt=√1+( 6,326·10^-9 /3,515·10^-9)²-1=1,059;

4)  находим  корректирующую ёмкость:

                             С_э=(К_к/ К_opt) ·К_opt· (τ_о/ R_эi),  пФ                                 (3.11)

                             С_э=0,9·1,059·(3,515·10^-9/33,6)=99,7·10^-12  пФ.

         3.8  Расчёт разделительных и блокирующей ёмкостей.

         Каждая  секция  предварительного  усиления  на  микросхеме  нагружена  на  такой  же  однотипный  каскад  (за исключением последней), поэтому разделительная  входная  емкость  является одновременно выходной емкостью  предыдущего  каскада. Разделительную выходную емкость не рассчитываем.

1)  рассчитываем  постоянную времени каскада на низких частотах:

                              τ_н=1/(2πf_н√М²_нi-1),  с                                                 (3.12)

                              τ_н=1/(2·3,14·250√(1,072)²-1)=0,001649 с;

2)  находим  постоянные времени для каждой из ёмкостей:

                              τ_вх=τ_н·√1+(1/α₁²),  с                                                    (3.13)

                              τ_вх=0,001649·√1+(1/(0,4)²)=0,00444  с;

3)  находим  эквивалентные сопротивления:

                         R_энвх=R_к+((R_б·R_вхmp)/( R_б+R_вхmp)),  Ом                     (3.14)

                         R_энвх=670+((6200·4496)/(6200+4496))=3276  Ом;

                         R_энэ=R_эi+1/(β+1)[ r_б'б+r_б'э+((Rб·Rк)/(R_б+R_к))], Ом   (3.15)

                         R_энэ=33,6+1/(120+1)[ 36+400+((6200·670)/(6200+670))]=

                         =42,2 Ом;

4)  рассчитываем  емкости разделительного и блокирующего   конденсаторов:

                               С_рвх=τ_вх/R_энвх,  мкФ                                                   (3.16)

                               С_рвх=0,00444/3276·10⁶=1,36  мкФ

                               С_эо= τ_эо/R_энэ,  мкФ                                                     (3.17)

                               С_эо= 0,001776/42,2·10⁶=42  мкФ

4. Расчёт выходного каскада, работающего на высокоомную нагрузку.

         4.1  Задаваясь предварительно емкостью монтажа С_м=5пФ и выходной ёмкостью транзистора С_бк=5пФ, определяем максимально допустимое сопротивление нагрузки

                          R_нmax<4/(2πf_в·(С_н+С_бк+С_м)),  Ом                                   (4.1)

                          R_нmax =4/(2·3,14·8·10⁶(20+5+5)·10^-12)=2654  Ом

         4.2  При использовании интегральной микросхемы К265УВ6 с током покоя I_к=4,4 мА минимально допустимое сопротивление нагрузки

                          R_нmin>(1,5·Е_вых )/I_к,  Ом                                                  (4.2)

                          R_нmin =(1,5·3,5)/0,0044=1193 Ом

         4.3  Принимаем сопротивление нагрузки равным среднему значению

                           R_к=( R_нmax +R_нmin)/2,  Ом                                              (4.3)

                           R_к=(2654 +1193)/2=1924  Ом

         4.4  Так  как  сопротивление  нагрузки  усилителя  велико,  то сопротивление  нагрузки  транзистора  приближено  равно коллекторному. Выбираем ближайшее значение из поминального ряда

                           R=R_к1900 Ом;

         4.5  Определяем минимально допустимое напряжение питания

                           Е_к>1,1·I_к ·R_к+Е_вых+U_ост+U_э2,  В                                    (4.4)

                           Е_к=1,1·0,0044 ·1900+3,5+1,5-0,6=13,7 В

         4.6  Необходимое  напряжение  питания  превышает  максимально допустимое  для  данной  микросхемы  напряжение  12 В. Выбираем для оконечного каскада схему ОЭ-ОБ с использованием микросхемы К265УВ1  и  транзистора КТ373Г, включаемого  на  выходе  по  схеме с общей  базой.

         Напряжение  питания  каскада  принимаем  равным  типовому  значению 15 В.

         4.7  Находим  амплитуду  переменной  и  постоянную  составляющую коллекторного тока

                          I_к≈=Е_вых/R, мА                                                                 (4.5)

                          I_к≈=(3,5/1900)·10³=1,82 мА

                          I_к==3,9 мА

         4.8  Находим  входное сопротивление каскада и сопротивление обратной связи в цепи эмиттера

                          R_вх=β·(R/K_i),  Ом                                                            (4.6)

                          R_вх=50·(1900/15,8)=6088Ом

                          R_эк = (R_вх- r_б'б-r_б'э)/ (β+1),  Ом                                        (4.7)

                          R_эк = (6088- 80-500)/ (50+1)=108 Ом

         4.9  Рассчитываем  эквивалентную ёмкость нагрузки

                          С₀=С_нд+С_бк+С_м,  пФ                                                      (4.8)

                          С₀=20+6+5=31 пФ

         4.10  Находим  площадь усиления каскада

                          П_i=(R/(R_г+ r_б'б))·(f_т/(√1+[(2πf_тС₀R/β)·                           (4.9)

                          ·(1+ (r_б'э/( R_г+ r_б'б))]², МГц        

                          П_i=(1900/(605+80))·(300/(√1+[(2·3,14·300·10⁶·

                          ·31·10^-12·1900/50)·(1+ (500/( 605+80))]²=209,9 МГц

         Площадь усиления получилась немного меньше требуемой П_mpi=232,4 МГц,  но  так  как  расчёт  выполняется  с  запасом  по частотным свойствам,  оставим  выбранную  схему.  Верхняя  граница полосы  частот  будет  определена  при  расчёте  амплитудно-частотной характеристики  усилителя.

         4.11  Расчёт корректирующей ёмкости

                           τ_в=К_i/(2πП_i),  с                                                               (4.10)

                           τ_в=15,8/(2·3,14·209,9·10⁶)=11,98·10^-9  с

                           τ_о=((R_г+ r_б'б)·(τ_б'э+βС _бкR))/(R_г+ r_б'б+ r_б'э+ R_эк+(β+1)),с (4.11)                     

                           τ_о=((605+ 80)·(60·10^-8+50·6·10^-12·1900))/

                           /(605+80+500+108+(50+1))=120,4·10^-9 с