Задача
Рассчитать параметры усилителя, на вход которого подается напряжение сигнала с амплитудой от источника с внутренним сопротивлением . Усилитель должен обеспечивать в нагрузке токовый сигнал амплитудой с коэффициентом гармоник, не превышающим .
В усилителе предусмотрена общая параллельная отрицательная обратная связь по току (), глубина которой . Диапазон рабочих частот усилителя от до при допустимых частотных искажениях сигнала , ; температура окружающей среды . Определить также К.П.Д. усилителя и полный ток, потребляемый от источника питания.
Исходные данные для расчета:
, , , Ом, , , , , , .
Структура транзистора:
Материал транзистора: (кремний).
1. Преобразуем источник напряжения на входе усилителя в источник тока с амплитудой пренебрегая влиянием входного сопротивления усилителя.
2. Составляем эквивалентную схему усилителя для области средних частот, учитывая при этом структуру транзистора.
3. Определим общий коэффициент усиления усилителя , охваченного цепью ОС.
4.Вычислим коэффициент усиления усилителя с разомкнутой цепью ООС.
5. Находим коэффициенты усиления отдельных каскадов, полагая, что
Далее расчет ведем для разомкнутой цепи ООС.
6. Выбираем режим работы класса А и находим размах коллекторного тока, принимая
, где ψ- коэффициент запаса по току, обеспечивает работу в линейной области выходных характеристик ψ=0.85…0.95
7.Расчитаем напряжение и.п.
8. Из стандартного ряда принимаем
9. Рассчитаем выходную мощность каскада.
10. Находим мощность, отбираемую каскадом в режиме покоя.
11. Выбираем транзистор
,
Siтранзистор КТ3107В
| , кОм |
МГц |
А |
В |
К |
мВт |
К |
К |
К/Вт |
|
| - | 70…140 | 120 | 0.1 | 30 | 213…298 | 398 | 423 | 420 |
12.Оцениваем работоспособность транзистора в заданных температурных условиях
,
Транзистор соответствует данному температурному режиму.
13. Выбираем сопротивление резистора
14.Рассчитываем режим покоя транзистора VT2
а) Принимаем ток коллектора покоя VT2 () равным половине его максимального значения.
б) Вычисляем напряжение коллектор-эмитер в точке покоя.
в) Графически определим ток и напряжение базы.
15. Находим величины
Транзистор соответствует данному коэффициенту усиления по току, входному сопротивлению транзистора.
16. Строим гиперболу допустимой мощности рассеивания.
17. Определим динамический режим работы транзистора.
18. Вычислим входное сопротивление оконечного каскада в точке покоя без учета базового делителя.
19. Определим падение напряжения на нагрузке () в режиме покоя транзистора VT2.
20. Задаем падение напряжения на резисторе фильтра на уровне .
21.Зададимся током коллектора транзистора VT1 в режиме покоя.
22. Рассчитываем сопротивление резистора и выбираем его номинальную величину.
23.Вычисляем мощность, рассеиваемую резистором , и окончательно выбираем его тип.
Выбираем резистор ОМЛТ-0,125-2,1кОм5%
24. Уточняем входное сопротивление оконечного каскада с учетом влияния резистора
25. Рассчитываем коэффициент усиления по току оконечного каскада () без учета влияния входной цепи.
26. Находим амплитуду входного тока каскада .
27. Находим мощность, потребляемую базовой цепью транзистора VT2 от предыдущего каскада.
28. Рассчитываем выходную мощность каскада предварительного усиления.
,
где - коэффициент запаса, учитывающий потери мощности в цепи смещения оконечного каскада.
29. Вычислим мощность , рассеиваемую коллектором VT1.
30. Принимая напряжение питания каскада с учетом падения напряжения на резисторе , выбираем транзистор VT1 по аналогии с оконечным каскадом.
, транзистор КТ3107В
31. Определим ток базы покоя транзистора VT1 (аналитически).
32. Составляем уравнение для базовой цепи VT1 в режиме покоя с учетом сопротивления транзистора и рассчитываем сопротивление резистора .
33. Находим входное сопротивление предоконечного каскада .
34. Рассчитаем коэффициент усиления по току предоконечного каскада.
35. Вычислим коэффициент передачи цепи ОС.
, ,
36. Находим фактическую глубину ОС по току .
37. Вычислим постоянную времени перезаряда разделительного конденсатора .
38. Рассчитаем емкость конденсатора, а затем выбираем ее номинальное значение из табл.П.2.2. Рабочее напряжение конденсатора следует выбирать из условия .
39. Находим коэффициент усиления предоконечного каскада по напряжению.
,
,
40. Определим значение и .
41. Вычислим полный ток , потребляемый усилителем от источника питания.
42. Рассчитаем К.П.Д. усилителя