Мотивация выбора схемы при разработке усилителя (часть курсовой работы), страница 2

Определим

Мотивация выбора резисторов R₂,R₃: зная приблизительно КУ, который мы хотим получить в этом каскаде в плечи каскада поставим R₂= R₃= 24кОм, это значение присутствует в ряде стандартных номиналов., при заданном токе коллектора.

Падение напряжения на них составит .

Тогда потенциалы коллекторов будут равны 1к=U_n-U_R_1,2=9-4,8В=4,2В.

, для данного . Потенциал базы Т1 определяем следующим образом:

Технологический разброс разности β для транзисторной сборки 2ТС3111А не значительно влияет на величину разности .(Разность величин базовых токов будет учтена при расчете дрейфов, пока что можно удовольствоваться примерной величиной)

Входное сопротивление

Как видно из даже при довольно большом разбросе параметров транзистора входное сопротивление каскада будет шунтироваться R1 и станет равным 1 Ком.

Тогда

Потенциал эммитеров

Расчет двух источников тока на 400 мкА каждый

Для подавления синфазного сигнала и улучшения стабильности схемы используем источники тока. Так как параметры каскадов практически идентичны, то расчет может вестись только для одного источника.

Стабильный источник тока представляет собой транзистор T4(ОБ), температурный дрейф которого компенсируется транзистором в диодном включении Т3.

Применяем сборку SSM2210

Необходимый нам ток коллектора =400мкА. В рабочей точке =750 при температуре 25⁰ С.

Базовый ток

В первом приближении Т3-диод ( в качестве диода работает прямо смещенный переход Б-Э), поэтому транзистора зависит от напряжения (эффект Эрли).

Эта зависимость учитывается следующим образом:

Где обратно пропорционально . В литературе. Воспользуемся этой оценкой для определения и :

Как видно учёт этой поправки не имеет смысла, так как точность определения U_бэПо ВАХ оставляет желать лучшего.

Из стандартных номиналов выбираем R7=3.3КОм,R5=18 Ком

Динамические характеристики каскадов

(Входные, выходные сопротивления, коэффициент усиления)

1. Балансный каскад

R_вых=R_k (резисторы в коллекторной цепи)

Для каждого плеча

Для двух плеч R_Вых=2R_k

Оценим К_u в режиме холостого хода:

Каскад предварительного усиления

1.59 kOm

2. существенно меньше входного сопротивления полевого транзистора

Каскад с общим истоком

Эммитерный повторитель

полный коэффициент усиления

КУ в данном курсовом проекте были найдены с помощью метода коэффициентов входа-выхода (используемом в следующей литературе: И.П. Степаненко Основы теории транзисторов и транзисторных схем, У.Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника.). Суть метода заключается в следующем: КУ каскада с учетом сопротивления генератора и сопротивления нагрузки.

Теперь, зная входные, выходные сопротивления и можно вычислить общий К_u

Такой метод позволяет просто изменять параметры схемы.

С учетом входных, выходных сопротивлений:

Оценка частотных свойств.

По параметрам, указанным в задании можно понять, что усилитель должен работать в узком частотном диапазоне (от 0 до 100 Гц), поэтому для оценки частотных свойств используются низкочастотные элементы схемы (транзисторы включены по схеме с общим эммитером и общим истоком).

1). Оценка частотных свойств для входного каскада.

Из схемы видно, что транзистор Т1 включен по схеме с общим эммитером, а транзистор Т2 по схеме с общей базой. Расчет только для общего эммитера. Так как схема с ОБ намного более высокочастотная и её частота среза лежит много дальше рассматриваемой нами области частот, докажем это:

Для общего эммитера:

Для каскада предварительного усиления (действуют 2 ОЭ) постоянные времени одинаковы, считаем только для одного транзистора, но не забываем про второй. Т5, Т6 включены по схеме с ОЭ, т.к.при расчете постоянных времени считаем их для каждого транзистора в отдельности, но в связи с тем, что схемы их включения абсолютно симметричны, расчет можно вести для одного транзистора.

Каскад с общим истоком.

Дрейфы.

Величина дрейфа, приведенного по входу определяется выражением :

Основной вклад в дрейф будет давать входной и последующий каскад. Каскад с общим истоком относительно стабилен за счет выбора термостабильной точки.

Дрейфы в эммитерном повторителе приведенные по входу становятся малы по сравнению с остальными каскадами и их можно не учитывать.

После охвата цепью обратной связи дрейфы уменьшатся в γ раз.

1. Дрейф входного каскада.

Как видно в нашем случае дрейф будет определяться отличием конфигурации транзисторов. Для одиночного транзистора основным источником дрейфа являются нестабильность теплового тока I_k₀, изменение и напряжения