Расчёт выходного каскада

3.3     Расчёт выходного каскада

3.3.1 Выбор рабочей точки

Как отмечалсь выше в качестве выходного каскада будем испльзовать каскад с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению обладающий наибольшей широкополосностью, при работе на ёмкостную нагрузку.

Расчитаем рабочую точку двумя способами:

1.При использовании дросселя в цепи коллектора.

2.При использовании активного сопротивления R_k в цепи коллектора.

1.Расчет рабочей точки при использовании при использовании дросселя в цепи коллектора.

Схема каскада приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2

Сопротивление обратной связи R_ос находим исходя из заплонированного на выходной каскад коэффициента усиления, в разах, сопротивления генератора или другими словами выходного сопротивления предыдущего каскада и рассчитываем по следующей формуле [2]:

, (3.3.1)

Координаты рабочей точки можно приближённо рассчитать по следующим формулам [1]:

, (3.3.2)

где ,  (3.3.3)

 (3.3.4)

, (3.3.5)

где  – начальное напряжение нелинейного участка выходных

характеристик транзистора, .

(3.3.6)

 (3.3.7)

(3.3.8)

Рассчитывая по формулам 3.3.2 и 3.3.5, получаем следующие координаты рабочей точки:

Ом

Ом

мА,

В.

А

Найдём потребляемую мощность и мощность рассеиваемую на коллекторе

Вт.

Вт.

Выбранное сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот.

Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току для выходного каскада представлены на рисунке 3.2

			Uk [B]

Рисунок 3.3

2.Расчет рабочей точки при использовании активного сопротивления R_k в цепи коллектора.

Схема каскада приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4

Выберем R_к=R_н =1000 (Ом).

Координаты рабочей точки можно приближённо рассчитать по следующим формулам [1]:

(3.3.9)

(3.3.10)

 (3.3.11)

Рассчитывая по формулам 3.3.20 и 3.3.21, получаем следующие значения:

Ом

Ом

Ом

мА,

В.

В.

Найдём потребляемую мощность и мощность рассеиваемую на коллекторе по формулам (3.3.7) и (3.3.8) соответственно:

Вт.

Вт.

Результаты выбора рабочей точки двумя способами приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

	Eп,(В)	Iко, (А)	Uко, (В)	Pрасс.,(Вт)	Pпотр.,(Вт)
С Rк	155.7	5	7	22.57	22.57
С Lк	7	2.75	7	1.027	1.027

Из таблицы 3.1 видно, что для данного курсового задания целесообразно использовать дроссель в цепи коллектора.

Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току для выходного каскада представлены на рисунке 3.5

Рисунок 3.5

3.3.2 Выбор транзистора

Выбор транзистора осуществляется с учётом следующих предельных параметров:

1.            граничной частоты усиления транзистора по току в схеме с ОЭ

;

2.          предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер

;

3.            предельно допустимого тока коллектора

;

4.            предельной мощности, рассеиваемой на коллекторе

.

Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ 610 А . Его основные технические характеристики приведены ниже.

Электрические параметры:

1.            Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;

2.            Постоянная времени цепи обратной связи пс;

3.            Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

4.            Ёмкость коллекторного перехода при  В пФ;

5.            Индуктивность вывода базы нГн;

6.            Индуктивность вывода эмиттера нГн.

Предельные эксплуатационные данные:

1.            Постоянное напряжение коллектор-эмиттер В;

2.            Постоянный ток коллектора мА;

3.            Постоянная рассеиваемая мощность коллектора  Вт;

4.            Температура перехода К.

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора

 

3.3.3.1 Схема Джиаколетто

 

Многочисленные исследования показывают, что даже на умеренно высоких частотах транзистор не является безынерционным прибором. Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентная схема- схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 3.6. Подробное описание схемы можно найти [3]. Рисунок 3.6 – Схема Джиаколетто

Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на частотах f £ 0.5f_т ; при последовательном применении этой схемы и найденных с ее помощью Y- параметров транзистора достигается наибольшее единство теории ламповых и транзисторных усилителей.

Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами [2].

при  В

Справочные данные для транзистора КТ610А:

 C_к- емкость коллекторного перехода,

t_с- постоянная времени обратной связи,

b_о- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.

Найдем значение емкости коллектора при U_кэ=10В по формуле :

(3.3.12)

где U¢_кэо – справочное или паспортное значение напряжения;

U_кэо – требуемое значение напряжения.

Сопротивление базы рассчитаем по формуле:

 (3.3.13)

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:

(3.3.14)

Найдем ток эмиттера по формуле:

(3.3.15)

А

Найдем сопротивление эмиттера по формуле:

(3.3.16)

где I_эо – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА.

Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле:

(3.3.17)

Определим диффузионную емкость по формуле:

(3.3.18)

Крутизну транзистора определим по формуле:

(3.3.19)