Расчет резисторногоусилителя тока с непосредственной связью
Задача
Рассчитать параметрыусилителя, на вход которого подается напряжение сигнала с амплитудой /> от источника свнутренним сопротивлением />. Усилитель должен обеспечивать внагрузке /> токовыйсигнал амплитудой /> с коэффициентом гармоник, непревышающим />.
В усилителе предусмотренаобщая параллельная отрицательная обратная связь по току (/>), глубина которой />. Диапазонрабочих частот усилителя от /> до /> при допустимых частотныхискажениях сигнала />, />; температура окружающей среды />. Определитьтакже К.П.Д. усилителя и полный ток, потребляемый от источника питания.
Исходные данные длярасчета:
/>, />, />, /> Ом, />, />, />, />, />, />.
Структура транзистора: />
Материал транзистора: />(кремний).
/>
1. Преобразуем источникнапряжения на входе усилителя в источник тока с амплитудой /> пренебрегая влияниемвходного сопротивления усилителя.
/>
2. Составляемэквивалентную схему усилителя для области средних частот, учитывая при этомструктуру транзистора.
/>
3. Определим общийкоэффициент усиления усилителя />, охваченного цепью ОС.
/>/>
4.Вычислим коэффициентусиления /> усилителяс разомкнутой цепью ООС.
/>
5. Находим коэффициентыусиления отдельных каскадов, полагая, что />
/>
Далее расчет ведем дляразомкнутой цепи ООС.
6. Выбираем режим работыкласса А и находим размах коллекторного тока, принимая />
/>, где ψ- коэффициент запасапо току, обеспечивает работу в линейной области выходных характеристикψ=0.85…0.95
7.Расчитаем напряжениеи.п.
/>
8. Из стандартного рядапринимаем />
9. Рассчитаем выходнуюмощность каскада.
/>
10. Находим мощность,отбираемую каскадом в режиме покоя.
/>
11. Выбираем транзистор
/>,
Si транзистор КТ3107В
/>, кОм
/>
/>
МГц
/>
А
/>
В
/>
К
/>
мВт
/>
К
/>
К
/>
К/Вт - 70…140 120 0.1 30 213…298
/>/> 398 423 420
12.Оцениваемработоспособность транзистора в заданных температурных условиях
, />/>
Транзистор соответствуетданному температурному режиму.
13. Выбираемсопротивление резистора />
/>
/>
14.Рассчитываем режимпокоя транзистора VT2
а) Принимаем токколлектора покоя VT2 (/>) равнымполовине его максимального значения.
/>
б) Вычисляем напряжениеколлектор-эмитер в точке покоя.
/>
в) Графически определимток и напряжение базы.
/> />
15. Находим величины /> и /> в точке покоя.
/>
/>
Транзистор соответствуетданному коэффициенту усиления по току, входному сопротивлению транзистора.
16. Строим гиперболудопустимой мощности рассеивания.
/>
17. Определимдинамический режим работы транзистора.
/>
/>
/>
/>
18. Вычислим входноесопротивление оконечного каскада /> в точке покоя без учета базовогоделителя.
/>
19. Определим падениенапряжения на нагрузке (/>) в режиме покоя транзистора VT2.
/>
20. Задаем падениенапряжения на резисторе фильтра на уровне />.
/>
21.Зададимся токомколлектора транзистора VT1 врежиме покоя.
/>
22. Рассчитываемсопротивление резистора /> и выбираем его номинальную величину.
/>
23.Вычисляем мощность,рассеиваемую резистором />, и окончательно выбираем его тип.
/>
Выбираем резистор /> ОМЛТ-0,125-2,1кОм/>5%
24. Уточняем входноесопротивление оконечного каскада с учетом влияния резистора />
/>
/>
25. Рассчитываемкоэффициент усиления по току оконечного каскада (/>) без учета влияния входной цепи.
/>
26. Находим амплитудувходного тока каскада />.
/>
27. Находим мощность,потребляемую базовой цепью транзистора VT2 от предыдущего каскада.
/>
28. Рассчитываем выходнуюмощность /> каскадапредварительного усиления.
/>,
где /> — коэффициент запаса,учитывающий потери мощности в цепи смещения оконечного каскада.
/>
29. Вычислим мощность />, рассеиваемуюколлектором VT1.
/>
30. Принимая напряжениепитания каскада /> с учетом падения напряжения нарезисторе />,выбираем транзистор VT1 по аналогии соконечным каскадом.
/>, транзистор КТ3107В
31. Определим ток базыпокоя транзистора VT1(аналитически).
/>
32. Составляем уравнениедля базовой цепи VT1 в режиме покояс учетом сопротивления транзистора и рассчитываем сопротивление резистора />.
/>
33. Находим входноесопротивление предоконечного каскада />.
/>
34. Рассчитаемкоэффициент усиления по току предоконечного каскада.
/>
35. Вычислим коэффициентпередачи цепи ОС.
/>, />, />
/>
36. Находим фактическуюглубину ОС по току />.
/>
37. Вычислим постояннуювремени перезаряда разделительного конденсатора />.
/>
38. Рассчитаем емкостьконденсатора, а затем выбираем ее номинальное значение из табл.П.2.2. Рабочеенапряжение конденсатора следует выбирать из условия />.
/>
/>
39. Находим коэффициентусиления предоконечного каскада по напряжению.
/>, />
/>, />
/>
40. Определим значение /> и /> .
/>
/>
/>
/>
/>
/>
41. Вычислим полный ток />, потребляемыйусилителем от источника питания.
/>
42. Рассчитаем К.П.Д.усилителя
/>