Проектирование дифференциального усилителя

1. Расчёт требуемых характеристик источника питания

Предварительно выберем транзистор по , так, чтобы его максимальное значение превышало примерно в два раза, т.е. 9.2 мА. Тогда выберем полевой транзистор с изолированным затвором и каналом n-типа 2П902А.

Параметры транзистора:

По графику определим крутизну транзистора при

Примем  и найдём , зная  и :

По ряду Е24 выберем 130 Ом

Ток на будет складываться из токови

Напряжение питания можно взять немного больше необходимого.

 

2. Расчёт и выбор всех элементов схемы (номиналов и мощностей)

Для определения сопротивлений делителей, найдём напряжение на затворе.

Как видно из графика,  примерно равно

Тогда:

Основное падение напряжения будет на . Входное сопротивление каскада в основном будет определяться значениями резистора . Пусть >, выберем =0.82 МОм. Рассчитаем ток делителя по формуле:

Т.к. через первый делитель протекает тот же ток что и на втором, рассчитаем

Из стандартного ряда E24 выберем 2.2МОм

Считаем входное сопротивление каскада по формуле:

 что соответствует условию задания

 

3. Расчёт и выбор всех элементов схемы (номиналов и мощностей)

 

1)  Расчёт конденсаторов.

Из условия, что сопротивление конденсатора на нижней частоте усиления каскада много меньше входного сопротивления каскада, т.е. , примем :

В качестве конденсатора выберем электролитический конденсатор К53–4А с номинальной ёмкостью 10 мкФ и напряжением 20В.

2)  Расчёт резисторов

Определение мощностей:

Выбор резисторов:

Резисторы необходимо выбрать из расчёта того, что их мощность должна быть больше рассчитанной.

(,,,,) < 0,125 Вт

Следовательно, выбираем все резисторы C2–33–0.125 с номинальной мощностью 0,125 Вт

3) Выбор транзисторов:

Рассчитаем :

Так как для транзистора 2П902А  и , он подходит.

4. Расчёт КПД схемы при синусоидальном входном сигнале

 

:

Дано: синусоидальный входной сигнал

Сначала найдём ток и напряжение нагрузки на выходе.

Найдём полезную мощность:

Найдём потребляемую мощность:

КПД:

 

5. Расчёт смещения нуля на выходе системы

 

Напряжение смещения зависит от тока и сопротивления, с учётом стандартного ряда. Резисторы  и  выбирали по ряду Е24, следовательно нужно учитывать погрешность, равную

Рассчитаем смещение на резисторах и при максимальной погрешности обоих резисторов:

Рассчитаем смещение на резисторах и при максимальной погрешности обоих резисторов (для ряда Е24 это):

Таким образом