Эмиттерная термостабилизация

3.3.4.1 Эмиттерная термостабилизация

Эмиттерная стабилизация применяется в основном в маломощных каскадах, и получила наиболее широкое распространение. Схема эмиттерной термостабилизации приведена на рисунке 3.3.7. Произведём упрощённый расчёт этой схемы [2].

Рисунок 3.3.7 Принципиальная схема эмитерной термостабилизации

Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера  и ток делителя  (см. рис. 3.4), а также напряжение питания ;

2. Затем рассчитываются .

Напряжение эмиттера  выбирается равным порядка . Ток делителя  выбирается равным , где - базовый ток транзистора и вычисляется по формуле:

(мА); (3.3.18)

Тогда:

 А (3.3.19)

Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле: (В) ; (3.3.20)

Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

Ом; (3.3.21)

 (Ом);  (3.3.22)

 (Ом); (3.3.23)

Данная методика расчёта не учитывает напрямую заданный диапазон температур окружающей среды, однако, в диапазоне температур от 0 до 50 градусов для расчитанной подобным образом схемы, результирующий уход тока покоя транзистора, как правило, не превышает (10-15)%, то есть схема имеет вполне приемлимую стабилизацию [2].

3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является достаточно эффективной, её схема представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3.8 Схема активной коллекторной термостабилизации.

В качестве VT1 возьмём КТ814А. Выбираем падение напряжения на резисторе  из условия (пусть В), тогда . Затем производим расчёт по формулам [6]:

;  (3.3.24)

; (3.3.25)

; (3.3.26)

; (3.3.27)

, (3.3.28)

где  – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ814;

; (3.3.29)

;  (3.3.30)

. (3.3.31)

Получаем следующие значения:

(Ом);

(мА);

(В);

(А);

(А);

(Ом);

(кОм);

 (Ом)

Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 по переменному току был заземлён.

Как было сказано выше, эмиттерную термостабилизацию в мощных каскадах применять “невыгодно” так как на резисторе, включённом в цепь эмиттера, расходуется большая мощность, поэтому в нашем случае необходимо выбрать активную коллекторную стабилизацию.

 

3.3.5 Расчёт корректирующих цепей

3.3.5.1 Расчёт выходной корректирующей цепи

Расчёт всех КЦ производится в соответствии с методикой описанной в [5]. Схема выходной корректирующей цепи представлена на рисунке 3.3.9.

Рисунок 3.3.9 Схема выходной корректирующей цепи

Найдём – выходное сопротивление транзистора нормированное относительно  и :

(3.3.32)

.

Теперь, по таблице приведённой в [4], найдём ближайшее к рассчитанному значение  и выберем соответствующие ему нормированные величины элементов КЦ:  и , а также –коэффициент, определяющий величину ощущаемого сопротивления нагрузки  и модуль коэффициента отражения .

Найдём истинные значения элементов по формулам:

;  (3.3.33)

; (3.3.4)

. (3.3.35)

(нГн);

(пФ);

3.3.5.2 Расчёт межкаскадной КЦ

В данном усилителе имеются две МКЦ: между выходным и предоконечным каскадами и между предоконечным и входным каскадами. Это корректирующие цепи третьеого порядка. Цепь такого вида обеспечивает реализацию усилительного каскада с равномерной АЧХ и частотными искажениями лежащих в пределах допустимых отклонений [5].

Расчёт межкаскадной корректирующей цепи, находящейся между выходным и предоконечными каскадами:

Принципиальная схема МКЦ представлена на рисунке 3.3.10

 

Рисунок 3.3.10. Межкаскадная корректирующая цепь третьего порядка

При расчёте используются однонаправленные модели на ВЧ выходного и предоконечного транзисторов. Возникает задача: выбор предоконечного транзистора. Обычно его выбирают ориентировочно, и если полученные результаты будут удовлетворять его оставляют.

Для нашего случая возьмём транзистор КТ930А, который имеет следующие эквивалентные параметры [3]:

При расчёте будут использоваться коэффициенты: , ,  , значения которых берутся из таблицы [5] исходя из заданной неравномерности АЧХ. В нашем случае они соответственно равны: 2.31, 1.88, 1.67. Расчет заключается в нахождении нормированных значений: и подставлении их в соответствующие формулы, из которых находятся нормированные значения элементов и преобразуются в действительные значения.

Итак, произведём расчёт, используя следующие формулы:

, (3.3.36)

, (3.3.37)

= (3.3.38)

- нормированные значения , , .

Подставим исходные параметры и в результате получим:

Зная это, рассчитаем следующие коэффициенты:

;

;

;

получим:

Отсюда найдем нормированные значения , , и :

где ;

; (3.3.39)

; (3.3.40)

. (3.3.41)

При расчете получим:

и в результате:

(3.3.42)

Рассчитаем дополнительные параметры:

(3.3.43)

(3.3.44)

где S₂₁₀- коэффициент передачи оконечного каскада.

Для выравнивания АЧХ в области нижних частот используется резистор , рассчитываемый по формуле:

(3.3.45)

Найдем истинные значения остальных элементов по формулам:

, , , (3.3.46)

 На этом расчёт выходного каскада закончен и можно приступить к предоконечному каскаду.