Розрахунок каскаду кінцевого підсилення з коефіцієнтом підсилення по потужності 22.7 дБ

2. Електричні розрахунки пристрою

2.1 Розрахунок каскаду кінцевого підсилення

Вихідні дані:

Коефіцієнт підсилення по потужності К_р = 22.7 дБ;

частотні спотворення каскаду М_н= 0,35 дБ, М_в = 0,4 дБ;

верхня і нижня частота діапазону F_н =50Гц, F_в =8 МГц;

коефіцієнт нелінійних спотворень К_Н=2,5 %;

напруга джерела живлення Еж=120 В.

Схема даного каскаду показана на рисунку 2.1.1

Рисунок 2.1.1 – Схема електрична принципова ККП

Для побудови навантажувальної характеристики візьмемо опір навантаження Ом. Напругу живлення даного каскаду позначимо
Е  = 120 В. Отже, навантажувальна пряма перетне вісь колекторного струму в точці (див. додаток В, рисунок В.1)

 ,                                                    (2.1.1)

 (мА).

На вхідних та вихідних характеристиках у п.1.8 ми визначили положення робочої точки для отримання необхідного значення вихідної напруги при заданому розподілі коефіцієнтів підсилення по потужності. Отже, звідси маємо

 (мА),

 (В),

 (В),

                                              (2.1.2)

Задамося напругою на емітері

    ,                                            (2.1.3)

 (В).

Обчислимо струм подільника

І_под = 10 І_б0,                                      (2.1.4)

де І_б0 – струм бази в робочій точці(І_б0=0,4 мА).

І_под =100,4=4 (мА).

Розрахуємо опори резисторів, та потужність, що буде розсіюватись на них в роботі даного каскаді, що задають режим роботи транзистора ККП.

Опір навантаження  даного каскаду обчислюється за такою формулою [7]

,                                        (2.1.5)

 (Ом).

Із стандартного ряду вибираємо наближене значення опору до розрахованого  Ом [8]

Розрахуємо потужність, що буде розсіюватись на цьому резисторі [7]

,                              (2.1.6)

 = 1,587 (Вт).

Вибираємо резистор  типу C2-22-0,125-2,7 кОм±10%.

Знайдемо значення опору резистора R_Е. Для цього знайдемо спочатку струм емітера, що для каскаду, зібраного по схемі зі спільним емітером, рівний [5]

.                                  (2.1.7)                                      

Тоді струм емітера в ККП

 (А).

Отже, опір резистора R_Е

,                                                    (2.1.8)

 (Ом).

Із стандартного ряду вибираємо наближене значення опору до розрахованого  Ом.

Розрахуємо потужність, що буде розсіюватись на цьому резисторі

,                                                   (2.1.9)

 =0,306 (Вт).

Вибираємо резистор R_Н типу C2-22-0,125-470 Ом±10%.

Розрухуємо номінали опорів подільника

Опір подільника

,                                          (2.1.10)

 (кОм).

Опір резистора подільника R₂

,                                           (2.1.11)

 (кОм).

Розрахуємо опір резистора подільника R₁ за формулою

,                                      (2.1.12)

( кОм).

Отримавши значення усіх резисторів подільника, можна визначити величину вхідного опору

       ,                               (2.1.13)

 (кОм).

Розрахуємо розділову ємність С₂. Для цього скористаємося такою формулою [3]

,                                  (2.1.14)

де  - нижня гранична частота, що задана в ТЗ ( Гц);

 - коефіцієнт частотних спотворень на нижній граничній частоті, що використовується в даній формулі в разах ( дБ = 1,04 раз);

 - вхідний опір каскаду, що слідує після даної розділового конденсатора. В даному випадку це каскад кінцевого підсилення, вхідний опір якого кОм.

Тоді значення розділової ємності Ср₁ рівне

 (мкФ).

Вибираємо розділову ємність С_р1 типу К50-6-20В- 5 мкФ10%.

Для визначення розділової ємності С_р2 використаємо ту саму формулу, що і для С_р1 але  у ній замінимо на опір входу наступного каскаду, яким є кінескоп: R_HACT = 3 кОм.

Тоді значення розділової ємності С_р2 дорівнює

 (мкФ).

Вибираємо розділову ємність С_р2 типу К50-6-60В 5 мкФ10%.

Для визначення ємності конденсатора С_е в емітерному колі скористаємося формулою

,                                        (2.1.15)

= 6,29(мкФ).

Отже, оберемо конденсатор С_е типу К50-6-20В- 6,8 мкФ10%.

Розрахуємо комбіновану ВЧ корекцію, що реалізується ввімкненням двох індуктивностей так, як показано на рисунку 2. Значення цих індуктивностей розраховується таким чином [1]

,                                       (2.1.16)

де  - оптимальний коефіцієнт корекції (, );

 - опір навантаження каскаду, яким є ( );

 - паразитна ємність каскаду, що визначається таким чином [1]

C₀ = C_K+С_М+С_ВХ,                                         (2.1.17)

деC_M – ємність монтажу (С_М  = 2 пФ);

С_ВХ – вхідна ємність наступного каскаду, яким є кінескоп (С_ВХ = 2 пФ);

С_К – ємність колекторного переходу (С_К = 5,5 пФ).

Обрахуємо  таким чином

 (Ф).

Отже, з отриманих даних розрахуємо L₁ і L₂

 (Гн),

 (Гн).

Із стандартного ряду індуктивностей оберемо L₁ = 10 мкГн і
L₂ = 4 мкГн.

Розрахуємо емітерну ВЧ корекцію

 Для цього розрахуємо значення опору емітерної ВЧ корекції

,                                         (2.1.18)

,

де - значення наскрізної крутості емітерного струму.

  ,                                             (2.1.19)

.

Далі розрахуємо значення  ємності емітерної ВЧ корекції

 ,                                        (2.1.20)

.

Отже, оберемо коректуючі конденсатор та резистор:

 С_к типу К50-6-20В- 100 пФ10%;

R_к  типу C2-22-0,125-100 Ом±10%.

2.2 Розрахунок каскаду попереднього підсилення

Вихідні дані:

Коефіцієнт підсилення по потужності К_р = 34,8 дБ;

частотні спотворення каскаду М_н= 0,3 дБ, М_в = 0,6 дБ;