Для зменшення споживаної потужності і збільшення КПД з 1,4 до 28 відсотків, в ланцюзі колектора опір замінюємо дроселем опір якого в робочому діапазоні частот багато більше, ніж загальний опір навантаження.

В результаті запропонованого розв'язання загальний коефіцієнт посилення склав 42 дБ.

2. Технічне завдання

Підсилювач повинен відповідати наступним вимогам:

Робоча смуга частот: 1-100 мгц.

Лінійні спотворення

в області нижніх частот не більше 3 дБ

в області верхніх частот не більше 3 дБ.

Коефіцієнт посилення 30 дБ.

Амплітуда напруги виходу Uвых=4 В.

Діапазон робочих температур: від +10 до +60 С0.

Опір джерела сигналу Rг=50 Ом.

Опори навантаження Rн=1000 Ом.

Місткість навантаження Сн=40 пФ.

3. Розрахункова частина

3.1 Структурна схема підсилювача.

Для забезпечення заданого коефіцієнта посилення рівного 30 дБ при коефіцієнті посилення транзистора біля 10дБ, приймемо число каскадів підсилювача рівне 3.

Структурна схема, уявлена на малюнку 3.1, містить окрім підсилювальних каскадів ланцюга негативного зворотного зв'язку, джерело сигналу і навантаження.

3.2 Розподіл лінійних спотворень в області ВЧ

Розрахунок підсилювача будемо проводити виходячи з того, що спотворення [7] розподілені між каскадами рівномірне, а так як усього три каскади і загальна нерівномірність повинна бути не більше 3 дБ, то на кожний каскад доводиться по 1 дБ.

3.3 Розрахунок каскаду виходу

3.3.1 Вибір робочої крапки

Як наголошувалося вище в якості каскаду виходу будемо використати каскад з паралельним негативним зворотним зв'язком по напрузі володіючий щонайбільшою широкосмуговою, при роботі на навантаження місткості.

Розрахуємо робочу крапку двома способами:

1.При використовуванні дроселя в ланцюзі колектора.

2.При використовуванні активного опору Rк в ланцюзі колектора.

1.Расчет робочої крапки при використовуванні при використовуванні дроселя в ланцюзі колектора.

Опір зворотного зв'язку Rос знаходимо виходячи із запланованого на каскад виходу коефіцієнта посилення, опори генератора або іншими словами опору попереднього каскаду виходу і розраховуємо по наступній формулі [6]:

. (3.3.1)

Координати робочої крапки можна приблизно розрахувати по наступних формулах [7]:

(3.3.2)

де (3.3.3)

(3.3.4)

(3.3.5)

де - початкова напруга нелінійної ділянки вихідних

характеристик транзистора .

(3.3.6)

(3.3.7)

. (3.3.8)

Розраховувавши по формулах 3.3.2 і 3.3.5, одержуємо наступні координати робочої крапки:

,

,

,

,

.

Знайдемо споживану потужність і потужність розсіювану на колекторі

,

, , тоді

Вибраний опір Rос забезпечує заданий діапазон частот.

Виробимо побудову навантаженнях прямих для дросельного каскаду: Еп = 6,5(В), Uкэ0 = 6,5(В), Iк0 = 0,121(А),, де, DUк знайдемо по формулі: , а .

2. Розрахунок робочої крапки при використовуванні активного опору Rk в ланцюзі колектора.

Виберемо Rк=Rн =1000 (Ом).

Координати робочої крапки можна приблизно розрахувати по наступних формулах [7]:

(3.3.9)

(3.3.10)

. (3.3.11)

Розраховувавши по формулах 3.3.9 і 3.3.10, набуваємо наступні значення:

,

,

,

,

,

, де .

Знайдемо споживану потужність і потужність розсіювану на колекторі по формулах (3.3.7) і (3.3.8) відповідно:

, де .

Результати вибору робочої крапки двома способами приведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1. |

Eп (В) | Iко (А) | Uко (В) | Pрасс.(Вт) | Pпотр.(Вт)

З Rк | 129,043 | 0,123 | 6,5 | 0,797 | 15,813

З Lк | 6,5 | 0,121 | 6,5 | 0,785 | 0,785

З таблиці 3.1 видно, що для даного курсового завдання доцільно використати дросель в ланцюзі колектора.

Виробимо побудову навантаженнях прямих для резистивного каскаду: Еп = 129,043(В), Uкэ0 = 6,5(В), Iк0 = 0,123(А),, де, DUк знайдемо по формулі: , а .

3.3.2 Вибір транзистора

Вибір транзистора здійснюється з урахуванням наступних граничних параметрів:

1. Граничної частоти посилення транзистора по струму в схемі з ОЕ

;

2. Гранично допустимої напруги колектор-емітер

;

3. Гранично допустимого струму колектора

;

4. Граничної потужності, розсіюваної на колекторі

.

Цим вимогам повністю відповідає транзистор КТ 610 А . Його основні технічні характеристики приведені нижче.

Електричні параметри:

1. Гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з ОЕ мгц;

2. Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку пс;

3. Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ ;

4. Місткість переходу колектора при В пФ;

5. Індуктивність висновку бази нГн;

6. Індуктивність висновку емітера нГн.

Граничні експлуатаційні дані:

1. Постійна напруга колектор-емітер В;

2. Постійний струм колектора мА;

3. Постійна розсіювана потужність колектора Вт;

4. Температура переходу До.

3.3.3 Розрахунок еквівалентної схеми транзистора

3.3.3.1 Схема Джіаколетто

Численні дослідження показують, що навіть на помірковано високих частотах транзистор не є безінерційним приладом. Властивості транзистора при малому сигналі в широкому діапазоні частот зручно аналізувати за допомогою фізичних еквівалентних схем. Найбільш повні з них будуються на базі довгих ліній і включають ряд елементів із зосередженими параметрами. Найбільш поширена еквівалентна схема- схема Джіаколетто, яка уявлена на малюнку 3.6. Докладний опис схеми можна знайти [8].

Чеснота цієї схеми полягає в наступному: схема Джіаколетто з достатньою для практичних розрахунків точністю відображає реальні властивості транзисторів на частотах f г 0.5fт ; при послідовному застосуванні цієї схеми і знайдених з її допомогою Y- параметрів транзистора досягається щонайбільша