Принцип построения усилительного каскада: выбор рабочего режима, назначение и расчет основных элементов.
Каскад усиления переменного тока по схеме ОЭ построен на биполярном транзисторе n-p-n. Расчет каскада сводится к выбору точки покоя на статической линии нагрузки, определению величин Rк и RБ по заданным параметрам нагрузки, например, Um вых и Rн, и напряжению источника питания Eк.
Выбранная точка покоя должна обеспечить требуемую величину тока в нагрузке, напряжения на нагрузке без нелинейных искажений и удовлетворять предельным параметрам транзистора. Поэтому ток покоя:
Iкп³Imн=Um вых/Rн
Напряжение покоя обычно выбирается Uкэп=Eк/2, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение без искажений.
Уравнение статической линии нагрузки
Iк=
Линию нагрузки можно построить в координатах Iк, Uкэ по двум точкам. Одна из них - точка покоя П, координаты которой определены. Вторая может быть получена согласно уравнению - если принять Iк=0, то Uкэ=Eк. Построение статической линии нагрузки показано на рисунке справа (линия ав).
Чтобы обеспечить заданный режим покоя, надо рассчитать величины Rк и RБ:
;
При работе каскада в режиме холостого хода и рабочая точка перемещается по статической линии нагрузки в обе стороны от точки покоя. Амплитуда переменной составляющей напряжения коллектор-эмиттер или равного ей выходного напряжения не может быть больше Eк/2.
При работе каскада на нагрузку в коллекторную цепь параллельно Rк включается Rн. Поэтому режим работы каскада меняется. Рабочая точка перемещается по динамической линии нагрузки, уравнение которой
;
Динамическая линия нагрузки должна проходить через точку покоя П (частный случай - Diкэ=0). Вторую точку можно получить, задавшись приращением Diк и подсчитав изменение напряжения DUкэ относительно координат точки покоя. Динамическая линия нагрузки показана на рисунке (c-d). Очевидно, что угол между осью Uкэ и динамической линией нагрузки тем больше, чем меньше Rн (при Rн=0 он составит 90°). В связи с этим предельная амплитуда выходного напряжения Uвых пр с уменьшением Rн становится меньше Eк/2. Это может вызвать появление нелинейных искажений. Если заданное значение Um вых, больше, чем Uвых пр, чтобы избежать нелинейных искажений, надо сместить точку покоя. Увеличивают Iкп и анализ повторяют.
Динамические параметры каскада:
;
;
.
Расчёт каскада с общим эмиттером по постоянному и переменному току.
Расчёт может осуществляться либо слева направо, либо справа налево. Слева направо.
Дано: Rg = 1кОм
U = 20В
h21 = 100
kU = 20
fн = 200
δн = 6дБ
Найти: R1, R2, Rк, Rэ1, Rэ2, Rн,C1,2, C3.
По постоянному току:
1.
Шина питания по постоянному току эквипотенциальна земле (через Сф)
2. Rвх = Rэ1h21 = 10Rд = 100k => Rэ1 = 1кОм
3. Rэ/Rк = 0,1 – 0,3 => Rк = 5.1кОм
4. RH=l0Rвых = 51кОм
(Rвых = Rкб||Rк)
5. Uк = Uп/2=>Iк = Uп/2·1/Rк = 2мА
6. Uэ = IэRэ1 = 2В
7. Uб =Uэ+ 0,6 = 2,6В
8. R1/R2 = 17,4/2,6 = 6,7
9. => R2 = 77/6.7 = 11кОм = 12кОм
R1 = 75кОм = 82кОм
10. rэ0 = φТ/Iк = 25/2 = 12,5Ом
По переменному току:
11. kU = Rк/(Rэ+rэ0) => Rэ+rэ0 = 255Ом => Rэ = 242,5Ом
Rэ1·Rэ2/(Rэ1+ Rэ2) = 242,5Ом
Rэ1 = 1кОм => Rэ2 = 330Ом
12. δэ = 0,5 δ = 3дБ
При понижении частоты, ёмкостное сопротивление Сэ возрастает, увеличивается эквивалентное сопротивление в эмиттерной цепи и уменьшается коэффициент усиления.
Z/R = √2 => R = Xc = Rэ2+rэ0 = 342,5Ом
13. δ1 = δ2 = 1,5дБ
14. =>XC = 6,44кОм
C1 = 120нФ
15. δ1 = δ2 = 1,5дБ
Rн/Rд = 5 => XC2/XC1 = 5 => C1/C2 = 5 =>C2 =33нФ
Дата добавления: 2017-01-26; просмотров: 2395;