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
и
в точке покоя.
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-0,125-2,1кОм
5%
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
|