єдність теорії лампових і транзисторних підсилювачів.
Расчитаєм елементи схеми, скориставшись довідковими даними і приведеними нижче формулами [6].
Довідкові дані для транзистора КТ610А:
Ск=4*10-12(Ф) при Uкэ=10(В), фс=20*10-12(с) при Uкэ=10(В), fт=1*109(Гц)
Iкmax=0,3*(А), Uкэmax=26(В), де Cк- місткість переходу колектора, tс- постійна часу зворотного зв'язку, Н21э=bо- статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ОЕ.
Знайдемо значення місткості колектора при Uкэ=10В по формулі :
(3.3.12)
де Uвкэо - довідкове або паспортне значення напруги;
Uкэо - необхідне значення напруги.
.
Опір бази розрахуємо по формулі:
. (3.3.13)
Використовуючи формулу (3.3.12), знайдемо значення місткості колектора в робочій крапці :
Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ПРО знайдемо по формулі:
(3.3.14)
Знайдемо струм емітера по формулі:
(3.3.15)
.
Знайдемо опір емітера по формулі:
(3.3.16)
де Іэо - струм в робочій крапці, занесений у формулу в мА.
.
Провідність база-емітер расчитаем по формулі:
(3.3.17)
.
Визначимо дифузійну місткість по формулі:
(3.3.18)
.
Крутизну транзистора визначимо по формулі:
(3.3.19)
.
3.3.3.2 Однонаправлена модель
Оскільки робочі частоти підсилювача помітна більше частоти, то з еквівалентної схеми можна виключити вхідну місткість, оскільки вона не впливає на характер вхідного опору транзистора. Індуктивність же висновків транзистора навпроти робить істотний вплив і тому повинна бути включена в модель. Еквівалентна високочастотна модель уявлена на малюнку 3.7. Опис такої моделі можна знайти в [6].
Параметри еквівалентної схеми розраховуються по приведених нижче формулах [6].
Вхідна індуктивність:
(3.3.20)
де -индуктивности висновків бази і емітера.
Вхідний опір:
(3.3.21)
де, причому, де
і - довідкові дані.
Крутизна транзистора:
(3.3.22)
де .
Опір виходу:
. (3.3.23)
Місткість виходу:
. (3.3.24)
У відповідність з цими формулами набуваємо наступні значення елементів еквівалентної схеми:
,
,
,
,
,
,
.
3.3.4 Розрахунок смуги пропускання.
Перевіримо чи забезпечить вибране опорі зворотного зв'язку Rос, расчитанное в пункті 3.3.1, на потрібній смузі частот необхідний коефіцієнт посилення, для цього скористаємося наступними формулами[6]:
(3.3.25)
(3.3.26)
Знайдемо значення місткості колектора при Uкэ=10В по формулі (3.3.12):
.
Знайдемо опір бази по формулі (3.3.13):
.
Статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ПРО знайдемо по формулі (3.3.14):
.
Знайдемо струм емітера по формулі (3.3.15):
.
Знайдемо опір емітера по формулі (3.3.16):
.
Визначимо дифузійну місткість по формулі (3.3.18):
,
(3.3.27)
(3.3.28)
де Yн - спотворення, дБ
(3.3.29)
.
Вибраний опір Rос забезпечує заданий діапазон частот.
3.3.5 Розрахунок ланцюгів термостабилизации
Існує декілька варіантів схем термостабилизации. Їхнє використовування залежить від потужності каскаду і від того, наскільки жорсткі вимоги до термостабильности. В даній роботі розглянуто три схеми термостабилизации: пасивна колектор, активна колектор і емітерна [7].
3.3.5.1 Пасивна колектор термостабилизация.
Даний вид термостабилизации (схема уявлена на малюнку 3.8) використовується на малих потужностях і менш ефективний, чим дві інші, тому що напруга негативного зворотного зв'язку, регулююча струм через транзистор подається на базу через базового дільника.
Розрахунок, детально описаний в [8], полягає в наступному: вибираємо напругу (в даному випадку 6,5В) і струм дільника (в даному випадку, де - струм бази), потім знаходимо елементи схеми по формулах:
; (3.3.30)
(3.3.31)
де - напруга на переході база-емітер рівне 0.7 В;
. (3.3.32)
Отримаємо наступні значення:
,
,
.
3.3.5.2 Активна колектор термостабилизация.
Активна колектор термостабилизация використовується в могутніх каскадах і є дуже ефективною, її схема уявлена на малюнку 3.9. Її опис і розрахунок можна знайти в [6].
В якості VT1 візьмемо КТ361А. Вибираємо падіння напруги на резисторі з умови (хай ), потім виробляємо наступний розрахунок:
; (3.3.33)
; (3.3.34)
; (3.3.35)
; (3.3.36)
(3.3.37)
де - статичний коефіцієнт передачі струму в схемі з ПРО транзистора КТ361А;
; (3.3.38)
; (3.3.39)
. (3.3.40)
Набуваємо наступні значення:
,
,
,
,
,
,
,
.
Величина індуктивності дроселя вибирається так, щоб змінна складова струму не заземлялася через джерело живлення, а величина блокувальної місткості - так, щоб колектор транзистора VT1 по змінному струму був заземлений.
3.3.5.3 Емітерна термостабилизация.
Для каскаду виходу вибрана емітерна термостабилизация, схема якої приведена на малюнку 3.10. Метод розрахунку і аналізу емітерній термостабилизации детально описаний в [8].
Розрахунок виробляється по наступній схемі:
1.Выбираются напруга емітера і струм дільника (див. мал. 3.4), а також напруга живлення ;
2. Потім розраховуються .
3. Виробляється перевірка - чи буде схема термостабильна при вибраних значеннях і . Якщо ні, то знов здійснюється підбір і .
В даній роботі схема є термостабільною при і . Ураховуючи те, що в ланцюзі колектора відсутній резистор, то напруга живлення розраховується по формулі . Розрахунок величин резисторів виробляється по наступних формулах:
; (3.3.41)
; (3.3.42)
. (3.3.43)
Для того, щоб з'ясувати чи буде схема термостабільною виробляється розрахунок приведених нижче величин.
Тепловий опір перехід - навколишнє середовище:
(3.3.44)
де, - довідкові дані;
- нормальна температура.
Температура переходу:
(3.3.45)
де - температура навколишнього середовища (в даному випадку узята максимальна робоча температура підсилювача);
- потужність, розсіювана на колекторі.
Некерований струм переходу колектора:
(3.3.46)
де -отклонение температури транзистора від нормальної;
лежить в межах ;
- коефіцієнт, рівний 0.063ч0.091 для германія і 0.083ч0.120 для кремнію.
Параметри транзистора з урахуванням зміни температури:
(3.3.47)
де рівне 2.2(мВ/градус Цельсія) для германія і
3(мВ/градус Цельсія) для кремнію.
(3.3.48)
де (1/ градус Цельсія).
Визначимо повний постійний струм колектора при зміні температури:
, 3.3.49)
. (3.3.50)
Для того щоб схема була термостабильна необхідне виконання умови:
,
де . (3.3.51)
Розраховувавши по приведених вище формулах, отримаємо наступні значення:
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
..
3.4 Розрахунок проміжного каскаду по постійному струму.
3.4.1 Вибір робочої крапки
При розрахунку необхідного режиму транзистора проміжного каскаду по постійному струму, координати робочої крапки виберемо наступні: , де приймемо, а . Потужність, розсіювана на колекторі .
3.4.2 Вибір транзистора
Вибір транзистора здійснюється відповідно до вимог, приведених в пункті 3.3.2. Цим вимогам відповідає транзистор 2Т996А. Його основні технічні характеристики приведені нижче.
Електричні параметри:
1. Гранична частота коефіцієнта передачі струму в схемі з ОЕ ГГц;
2. Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку пс;
3. Статичний
