На входных

9. На входных

ВАХ - I_Б = f (U_{Б Э} ) при I_Б  = I_БП =0,002(А) и U_{К Э} 0, определяется U_{Б Э П} = 0,64 (В)

10. Сопротивления резисторов в цепях коллектора R_К и эмиттера R_Э вычисляются исходя из того, что:

=,

при этом следует учесть рекомендацию:

R_K=(5ч7)*R_Э; R_Э=22 (Ом), R_K=150 (Ом)

11. Из анализа схемы усилителя, можно получить соотношения для расчета сопротивлений резисторов R₁, R₂ и R_Ф;

 

где:

U_БП=U_БЭП+U_ЭП=U_БЭП+I_ЭП·R_Э=0,64+0,084*22=2,477 (В);

I_ЭП=I_КП=0,084 (А);

U_Ф=(0,1ч0,2)E_К=0,15*28,284=4,243 (В);

I_Д - ток делителя:

I_Д =(5ч10)I_БП =10*0,002=0,02 (А)

r_ВХ - входное сопротивление транзистора по переменному току;

r_ВХ=;

∆U_БЭ=0,06(В) и ∆I_Б=0,0005(А) - определяются по входной характеристике.

При определении r_ВХ по входным характеристикам транзистора приращения ∆U и ∆I находят на участке ВАХ I_Б= f (U_БЭ) при U_КЭ≠0, прилегающим к точке покоя П (в окрестности точки покоя П).

Для проверки правильности расчетов вычисляют значение эквивалентного сопротивления R_ЭКВ в цепи базы транзистора:

==310 (Ом)

Необходимо, чтобы выполнялось условие:

R_ЭКВ=(2ч5)·r_ВХ.;

R_ЭКВ=2,58* r_ВХ =2,58*120= 310 (Ом)

12. Емкость конденсатора С_Э рассчитывается исходя из того, что для нижней частоты f _Н полосы пропускания X_СЭ≈0,1R_Э, откуда:

==2000 мкФ

13. Входное сопротивление усилительного каскада определяется:

=

14. Ёмкости конденсаторов С₁ и С₂ определяются:

=

=

15. Ёмкость конденсатора С_Ф выбирают такой, чтобы на частоте f =50Гц промышленной сети выполнялось условие:

X_СФ<<R_Ф.

Можно принять, что X_СФ=0,1R_Ф, тогда

откуда =

где f=50Гц, но это без учета коэффициента сглаживания q.

16. Расчет С_Ф с учетом коэффициента сглаживания q:

а). Определяем нагрузку фильтра:

=

б). Определяем коэффициент K_Ф:

=

в). Значение емкости С_Ф с учетом коэффициента сглаживания q будет:

= , где f =50Гц.

17. Коэффициент усиления по напряжению будет:

=,

где R_Н~==

β_t^o_C =40 - выбирается при минимальной температуре из указанного диапазона.

18. Коэффициент усиления по току будет:

=

19. Коэффициент усиления по мощности:

К_Р=К_I·K_U=15*33,33=500

20. Выходное сопротивление:

R_ВЫХ ≈R_К=150 (Ом).

2. Определение коэффициента нелинейных искажений усилителя (КНИ)

1. КНИ оценивается по коэффициенту гармоник (К_Г), расчет которого производится после разработки и определения параметров элементов схемы усилительного каскада.

Если известно внутреннее сопротивление генератора (источника) усиливаемых сигналов (что является в нашем случае заданным, сопротивление R_Г), можно рассчитывать К_Г методом пяти ординат по сквозной динамической характеристике, построенной для известного значения R_Г.

2. Для построения сквозной динамической характеристики используют нагрузочную прямую переменного тока (на выходных статических характеристиках) и входную характеристику транзистора.

На отрезке АВ нагрузочной прямой определяют граничные точки 1 и 5, которые находятся на проекции амплитудных значений тока коллектора I_кm (+I_кmи -I_кm) или амплитудных значений переменной составляющей напряжения (+U_выхm и -U_выхm). Остальные точки (2ч4) определяются как результат пересечения нагрузочной прямой со статическими выходными характеристиками (соответствующих конкретным базовым токам).

Для каждой точки (1ч5) находят значения тока коллектора (i_К1чi_К5). Далее определяют амплитуды переменных составляющих тока и напряжения входного сигнала. Для этого на входную статическую характеристику транзистора [i_Б= f (U_БЭ)], включенного по схеме с ОЭ, переносят точки пересечения нагрузочной прямой со статическими выходными характеристиками транзистора (получают точки 1'ч5'). Опустив перпендикуляры из точек 1'ч5' на горизонтальную ось (U_БЭ) определяют амплитуды переменных составляющих напряжения входного сигнала (U_БЭ1чU_БЭ5).

Затем, для каждой из этих точек вычисляют э.д.с. источника (генератора) усиливаемых сигналов по формуле:

e_Г = U_БЭ+i_Б·R_Г;=

(U_ВХ) (i_ВХ)

и результаты вычислений сводят в таблицу, чтобы получить координаты точек (1"ч7") для построения сквозной динамической характеристики.

№ точки	iК(iВЫХ), мА	IБ(iВХ), мА	UБЭ(UВХ), В	eГ = UБЭ+iБ·RГ, В
1"	iК1=140	iБ1(iБmax)=3,5	UБЭ1(UВХmax)=0,73	eГ1(max) = 1,15
2"	iК2=120	iБ2=3	UБЭ2=0,7	eГ2 = 1,06
3"(П)	iК3=84	iБ3=2,1	UБЭ3=0,64	eГ3 = 0,892
4"	iК4=60	iБ4=1,5	UБЭ4=0,55	eГ4 = 0,73
5"	iК5=28	iБ5=0,7	UБЭ5=0,4	eГ5 = 0,484

e_Г1(max) =1,2+54*55*10^-3=1,15 (В)

e_Г2 = 1,1+40*55*10^-3=1,06 (В)

e_Г3 = 1+32*55*10^-3=0.892 (В)

e_Г4 = 0,85+20*55*10^-3=0.73 (В)

e_Г5(min) = 0.7+10*55*10^-3=0.484 (В)

3. По данным таблицы строится сквозная динамическая характеристика:

i_К= f (e_Г).

Как правило, полученная характеристика имеет слегка выраженный S-образный характер.

4. При расчете коэффициента гармоник (К_Г) используем наиболее распространенный метод пяти ординат (или метод Клина).

5. При реализации этого метода с помощью сквозной динамической характеристики определяют некоторые значения тока коллектора (I_min, I₂, I_0, I₁, I_max), которые используют при расчете коэффициента гармоник. (Повторяем график сквозной динамической характеристики)

На сквозной динамической характеристике отмечаем две точки, соответствующие max и min (i_К1 и i_К5) выходного тока (тока коллектора - I_max и I_min) и проектируем их на горизонтальную ось (отрезок aд).

Затем этот отрезок делим на четыре равные части (аб=бв=вг=гд) и находим по графику значения токов I₁=138(мА), I₀=97(мА), I₂=52(мА).

6. По методу Клина коэффициент гармоник однотактного каскада, работающего в режиме А, определяется по формуле:

=

где I_1m, I_2m, I_3m, I_4m - первая, вторая, третья и четвертая, соответственно, гармоники выходного сигнала.

7. Гармоники выходного сигнала, в свою очередь, рассчитываются по следующим формулам:

=

=

=

= =

8. Среднее значение тока может быть определено:

=

9. Правильность вычислений найденных токов можно проверить по формуле:

I_1m+I_2m+I_3m+I_4m+I_ср=I_max.

I_max=140(мА)

I_1m+I_2m+I_3m+I_4m+I_ср=59+(-3)+(-3,3)+2,3+85=140(мА)

10. Коэффициент гармоник К_Г, полученный по формуле в п.2.6 выражают в %. При этом значения К_Г, как правило, не должны превышать (3ч5)%.

К_Г=8,5%

Приведём в соответствие позиционные обозначения элементов в расчетах ПЭЗ:

Обозначение в ПЭЗ	Обозначение в расчетах
R1	R1
R2	R2
R3	Rф
R4	Rк
R5	Rэ
C1	Сф
C2	С1
C3	С2
C4	Сэ