Дифференциальный каскад. Дифференциальный усилитель с каскодной схемой. Предлагаемая схема предоконечного каскада, страница 7

Рассчитываем сопротивление резистора R3:

 Ом

Стандартное значение по ряду E24: R3 = 270 Ом

Рассчитываем сопротивление резистора R1 (см. п. 2.6. Предлагаемая схема предоконечного каскада):

 Ом

Стандартное значение по ряду E24: R1 = 360 Ом

Выбираем R4 = 2∙R_Н = 6800.

Потенциал на базе эмиттерного повторителя принять равным 0 нельзя:

 В

Тогда постоянный ток через R4:

мА

Постоянный ток через R2:

 мА

Теперь можем вычислить сопротивление R2:

 Ом

Нагрузку каскада составляет параллельное соединение резисторов R2 и R4

Ом

Уточним коэффициент усиления:

Основные параметры предоконечного каскада:

Коэффициент усиления каскада                                                                       K = 30

Коэффициент усиления с учетом эмиттерного повторителя                    K_ПР,ЭП = 24.4

Входное сопротивление каскада                                                                      R_ВХ = 5.3 кОм

Входная емкость каскада                                                                                 С_ВХ = 4.577 пФ

3. Расчет входного каскада.

Схема входного каскада приведена на рис.14. Рассчитывается также как и предоконечный каскад (см. п.3: Входной каскад). Используются те же транзисторы и стабилитроны. Их параметры можно посмотреть в расчетах предоконечного каскада.

Выбираем транзистор VT3 – сборка 2ТС3103А

Рассчитаем ВЧ коррекцию (см. п2.2: ВЧ коррекция). Искажения вносимые этим каскадом на высокой частоте 1.5 дБ (см. Распределение искажений в усилителе.). Тогда:

M_ВОК = =10^0.075 = 1.1885

Отнесем эти искажения на выходную цепь:

M_C=M_ВОК

Y_С = 1 / M_C = 1 / 1.1885 = 0.841

где Y_C - относительное усиление. Выбираем коэффициент коррекции m = 0.414. Для семейства обобщенных характеристик (рис.4.) с учетом Y_C и m находим X_C = 1.33

Определим паразитную емкость:

C₀ = C_К + C_М + C_ВХ

где  С_К  = 2.5 пФ – емкость коллектора VT3,

С_М = 1 пФ – емкость монтажа. Она составляет единицы пикофарад.

С_ВХ = 4.577 пФ – входная емкость предоконечного каскада. Тогда:

C₀ = 2.5 + 1 + 4.577 = 8.077 пФ

Находим сопротивление нагрузки каскада:

R_Н=Ом

Находим индуктивность корректирующего дросселя:

L = mC₀ = 0.414∙2500²∙8.077∙10^-12 = 2.1∙10^-5 Гн

Стандартное значение индуктивности: L = 0.22 мкГн.

Выходное напряжение каскада:

=0.0369 В

где = 24.4 – коэффициент передачи предоконечного каскада, с учетом эмиттерного каскада.

При расчете амплитуды коллекторного тока необходимо учитывать входное сопротивление предоконечного каскада, т.к. они соизмеримы:

=  мкА

Определяем постоянный ток транзистора VT3 можно взять больше чем в предоконечном каскаде, т.к. максимальный ток коллектора у применяемых транзисторов не меньше 10 мА:

 = 2 мА

Базовый ток VT3:

 =  мкА

Выбираем транзисторы VT1 и VT2 – сборку 2ТС398А-1

Находим ток ГСТ:

I₀ = 2∙ = 4 мА

Определяем сопротивление эмиттерного перехода:

r_э = Ом

Рассчитаем крутизну дифференциального каскада.

=

здесь = 800 Ом – сопротивление источника сигнала.

Тогда коэффициент усиления каскада (см. 2.3. Несимметричный дифференциальный усилитель):

K = 0.5∙S∙R_Н = 0.5∙0.0469∙2500 = 58.6

Входное сопротивление каскада:

R_вх = r_б + (r_Э + r_Э)(1 + h_21Э) = r_б + 2r_Э(1 + h_21Э) = 33.3 + 2∙13∙101 = 2660 Ом

Входная емкость:

 Ф

Оценим граничную частоту крутизны рассчитанного каскада:

 МГц

Как мы видим граничная частота крутизны каскада больше чем верхняя частота: f_S>f_В. Т.о. искажения рассчитанного каскада не превосходят заданных.

Выбираем стабилитрон VD – КС147А. Задаем его режим: Uст = 4.7 В, Iст = 5 мА.

Рассчитываем сопротивление резистора R4:

 Ом

Стандартное значение по ряду E24: R4 = 270 Ом

Рассчитываем сопротивление резистора R2 (см. 2.6. Предлагаемая схема предоконечного каскада):

 Ом

Стандартное значение по ряду E24: R2 = 180 Ом

Напряжение на базе транзистора VT1 на рис.13. можно принять равным 0. Тогда R3    (см. 2.6 Предлагаемая схема предоконечного каскада):

 Ом