Расчет и проектирование импульсный усилитель системы обработки сигналов, страница 3

Применение в данной схеме блокировочной емкости в цепи эмиттера нецелесообразно, т.к. она дает очень большие искажения в области низких частот и имеет большой номинал, а это как правило электролитические конденсаторы, которые не работают на высоких частотах, поэтому каскад будет охвачен отрицательной обратной связью с фактором обратной связи F=1+SR_Э;

Коэффициент усиления каскада уменьшится в фактор обратной связи раз, а полоса пропускания расширится в фактор обратной связи раз:

           

         

Емкость разделительного конденсатора

Пусть М_Н=0,95, тогда а_Н=0,33

Рассчитаем элементы термостабилизации.

- изменение обратного тока коллектора;

     .

R_g=mh₁₁, R_g= - сопротивление делителя по переменному току;

Сопротивление делителя должно быть как можно больше, чтобы не уменьшать сопротивление транзистора.

Примем m=5

 - внутреннее изменение смещения на эмиттерном переходе; E=1.1В, Т- максимальная температура в Кельвинах;

- приращение коллекторного тока, вызванное температурным изменением

                         

 - изменение тока коллектора в рабочей точке.

Зададим ток делителя I_g=(310) I_БО.

 

                                    I_g=8 I_БО ;              ;

                    

                 

R_g=

- входная емкость каскада.

Отрицательная обратная связь уменьшает входную емкость транзистора в F-раз и увеличивает входное сопротивление транзистора в F-раз.

          

           

Входное напряжение каскада равно:

       

Расчет промежуточных каскадов усилителя.

Промежуточные каскады усилителя обеспечивают основное усиление. Они как правило выполняют по схеме с общим эмиттером. Питание каскада возьмем порядка 15В, предусматривая наличие в цепи питания RC цепочки, подробный расчет приведен ниже в соответствующем разделе.

Расчет предоконечного каскада.

Исходные данные:U_ВЫХ=0,93В, R_H=4,4кОм, С_Н=45пФ, U_П=15В.

Зададим положение рабочей точки в середине линейного участка:

U_КЭ0=7В, I_K0=10mA, U_Э=0,5В, I_б0=20мкА, U_бЭ=0,5В. Построим нагрузочную прямую по постоянному току на выходных характеристиках. Смотри приложение 2 . Пересечение нагрузочной прямой с осью тока коллектора дает значение I^I_K=20mA. Нагрузкой по постоянному току является последовательное соединение сопротивлений коллектора и эмиттера:

R _- = R_K+R_Э

            Отсюда получаем:

            R _- = R_K+R_Э =    -   где U_п=15В – напряжение питания каскада.

            R_Э =             R_Э =

          R_K= R _-- R_Э                                R_K= (750-47)Ом=703≈680Ом

                      R_~=              R_~=

            I_кm=8,5mA.           U_KЭm= I_кmR_Э

                  U_KЭm=

            Рассчитаем параметры транзистора в данной рабочей точке:

h_21Э = 400 , f_гр=f _h21Э      ; f_гр=

  ;     ;   

               

        

                  

        

Определим верхнюю частоту, которую обеспечивает каскад при выбранном R_K

  ;    ;      ;  

          

Примем С_М=5пФ – емкость монтажа. Пусть М_В=0,96, тогда   

F=1+SR_Э;                       

Коэффициент усиления каскада уменьшится в фактор обратной связи раз, а полоса пропускания расширится в фактор обратной связи раз:

           

         

Емкость разделительного конденсатора

Пусть М_Н=0,95, тогда а_Н=0,33

Рассчитаем элементы термостабилизации.

- изменение обратного тока коллектора;

     .

 - внутреннее изменение смещения на эмиттерном переходе; E=1.1В, Т- максимальная температура в Кельвинах;

- приращение коллекторного тока, вызванное температурным изменением

                         

 - изменение тока коллектора в рабочей точке.

Зададим ток делителя в восемь раз больше I_БО.

 

                                    I_g=8 I_БО ;              ;

                    

                 

R_g=

- входная емкость каскада.

Отрицательная обратная связь уменьшает входную емкость транзистора в F-раз и увеличивает входное сопротивление транзистора в F-раз.

          

           

Входное напряжение каскада равно:

       

Коэффициент усиления предоконечного каскада получается равным 10,9. Учитывая, что оконечный каскад дает усиления порядка 6,1, а входная цепь (коэффициент передачи-0,60,9) и входной каскад на эмиттерном повторителе (примем коэффициент усиления порядка 0,9) дают ослабление усиления приходим к выводу, что потребуется еще не менее 2-х каскадов предварительного усиления с коэффициентами усиления порядка 10 для обеспечения заданного коэффициента усиления.

Второй промежуточный каскад.

Второй промежуточный каскад возьмем таким же как и предоконечный.Параметры такого каскада будут равны:

К₀=10,9,  R_ВХ=4,5кОм,  С_ВХ=75пФ,  ,         

Расчет первого промежуточного каскада.

Методика расчета остается той же самой, что и при расчете оконечного каскада. Но питание на каскад будет поступать уже проходя через два фильтра по питанию и составит 13В.

Исходные данные:U_ВЫХ=7,8mВ, R_H=4,5кОм, С_Н=75пФ, U_П=13В.

Зададим положение рабочей точки в середине линейного участка:

U_КЭ0=6В, I_K0=10mA, U_Э=0,5В, I_б0=20мкА, U_бЭ=0,5В. Построим нагрузочную прямую по постоянному току на выходных характеристиках. Смотри приложение 3 . Пересечение нагрузочной прямой с осью тока коллектора дает значение I^I_K=20mA. Нагрузкой по постоянному току является последовательное соединение сопротивлений коллектора и эмиттера:

R _- = R_K+R_Э

            Отсюда получаем:

            R _- = R_K+R_Э =    -   где U_п=13В

            R_Э =                                                         R_Э =

          R_K= R _-- R_Э                                R_K= (650-47)Ом=603≈620Ом

                      R_~=              R_~=

            I_кm=8mA.           U_KЭm= I_кmR_Э

                  U_KЭm=

            Рассчитаем параметры транзистора в данной рабочей точке:

h_21Э = 400 , f_гр=f _h21Э      ; f_гр=

  ;     ;