Расчет транзисторного реостатного каскада усилителя

7.2. Расчет усилителя

Рассчитаем транзисторный реостатный каскад усилителя со следующими данными: fн = 300 Гц, fв = 3400 Гц, М нс< 1.06, Мнэ < 1.12, М_в < 1.26,          Т_{окр.мах.} = +30 ⁰ С, Т_{окр.мин} = +10 ⁰ С, Е_к = 11 В.                                                                         

        Данные следующего каскада (т.е. каскада следующего за усилителем):    I_вх = 12.9 мА, U_вх = 1.3 В, R_вх = 20 кОм, С = 10 пФ. Это параметры для стрелочного индикатора типа ГОСТ-2542.АР001.

       Так как каскад должен быть рассчитан на работу с любым транзистором данной серии (имеется в виду ремонтопригодность каскада) применить эмиттерную схему стабилизации режима, для развязки и дополнительного сглаживания пульсаций источника питания, в цепь делителя включаем развязывающий фильтр.

Найдем значение I_л~, просуммировав токи сигнала, текущие через сопротивления  R_вх,сл., R_{2,cл. ,}  R₂ :

 

  Где ориентировочное значение R_к.ор. определяется положив падение напряжения на нем равным 0.4 Е_к :

 

Таким образом, минимальный ток покоя коллектора транзистора реостатного каскада составит.

I_к0 = (1.05.....1.2) I_к.~ = 1.1´15 = 17 мА.

Выбираем для каскада транзистор МП 35А I_{к о макс} = 20 мА,  b_мин = 50    (a_мин= 0.98 ): b_макс =100  ( a_макс = 0.99 )   U_{к э доп} = 15 В,    F_гр = 1×10 ⁶ Гц,       I_{к нс} = 10 мкА, R_тт = 0.2°с/мВт  С_к = 50 пФ

По  граничной частоте транзистор МП 35А подходит, т.к.

F_{гр мин.о.б.} = 3 ´ 3400 ´ 75 = 0.9 МГц.

Найдем R_и и R_э взяв падение напряжения на них равными 0.4 Е_к и 0.2 Е_к соответственно:

При этом  ,

U_кэо @ Е_к  – I_коR_к  – I_коR_э = 11- 17× 10^-3 – 270 - 17× 10^-3×130=4.2 В

Для U_кэо = 4.2 В и I_ко = 17 мА по статическим выходных и входной характеристикам МП 35А находим U_бэо = 0.24 В; R_{вх о э}  = 250 Ом (рис. точка 1)

Возьмем падения напряжение на R_ф равным 1.5 В, получим напряжение подводимое к делителю смещение E¢_k = 11-1.5 = 9.5 В.

Задавшись   значением   R₂ = 6×R_{вх о.э} = 1356 Ом  (стандартное значение 1300 Ом ).

U_{бэ ср} = 0.19 В , I_{к н макс} =56.4 мкА.

Сопротивление нагрузки цепи коллектора переменному току равно.

где R_д = 680 Ом

Амплитуда входного тока сигнала:

I_вх~ = I_в~ = I_к~ / b_{min b} = 15 / 50 = 0.19 мА.

Коэффициент усиления каскада составит:

К_I  = I_вх~.сл  / I_б~ = 12.9 / 0.19 = 60.

Амплитуда напряжения входного сигнала и коэффициент усиления напряжения каскада равны:

U_вх.~ = U_вэ~ = I_вх~ R_вх =0.15 ´10^-3 ´ 258 = 0.049 В.

К = U_вх~сл / U_вэ~ = 1.5 / 0.049 = 30.

Сопротивление источника сигнала для рассчитываемого каскада является выходное сопротивление предыдущего каскада, соединенного параллельно с сопротивлениями R1 и R2 делителя базового смещения этого каскада:

R_д = R1 ´ R2 / R1 + R2 = 906 Ом.

R_н = R_н ´ R_д  / R_н + R_д = 735 Ом.

R_н – выходное сопротивление квадратора.

Емкость блокировочного конденсатора:

Где R_вх.об. = 3.5 определено по входной статической характеристике транзистора при I_э = I_к0 = 17 мА.

Фильтр по питанию:

R_ф = 1000 Ом.

С_ф = 400 мкФ.

 

                                                     C_ф     R_ф                                     Е_п

 

                                                  R1                                  R_к                     

 

                                                                                                                     U_вых  

 

                        U_вх                     R2                                  R_э                C_э