Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на частотах f £ 0.5fт ; 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 [6].
|
Ск=4∙10-12(Ф) при Uкэ=10(В) , τс=20∙10-12(с) при Uкэ=10(В) , fт=1∙109(Гц),
Iкmax=0,3∙(А), Uкэmax=26(В), где Cк- емкость коллекторного перехода, tс- постоянная времени обратной связи, Н21э=bо- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.
Найдем значение емкости коллектора при Uкэ=10В по формуле :
(3.3.12)
где U¢кэо – справочное или паспортное значение напряжения;
Uкэо – требуемое значение напряжения.
.
Сопротивление базы рассчитаем по формуле:
, . (3.3.13)
Используя формулу (3.3.12), найдем значение коллекторной емкости в рабочей точке :
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:
, (3.3.14)
Найдем ток эмиттера по формуле:
, (3.3.15)
.
Найдем сопротивление эмиттера по формуле:
(3.3.16)
где Iэо – 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)
.
3.3.3.2 Однонаправленная модель
Поскольку рабочие частоты усилителя заметно больше частоты , то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не влияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводов транзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна быть включена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке 3.7. Описание такой модели можно найти в [6].
|
Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам [6].
Входная индуктивность:
, (3.3.20)
где –индуктивности выводов базы и эмиттера.
Входное сопротивление:
, (3.3.21)
где , причём , где
и – справочные данные.
Крутизна транзистора:
, (3.3.22)
где , , .
Выходное сопротивление:
. (3.3.23)
Выходная ёмкость:
. (3.3.24)
В соответствие с этими формулами получаем следующие значения элементов эквивалентной схемы:
,
,
,
,
,
,
.
3.3.4 Расчет полосы пропускания.
Проверим обеспечит ли выбранное сопротивлении обратной связи Rос, расчитанное в пункте 3.3.1, на нужной полосе частот требуемый коэффициент усиления, для этого воспользуемся следующими формулами[6]:
(3.3.25)
(3.3.26)
Найдем значение емкости коллектора при Uкэ=10В по формуле (3.3.12):
.
Найдем сопротивление базы 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):
.
Найдем сопротивление эмиттера по формуле (3.3.16):
.
Определим диффузионную емкость по формуле (3.3.18):
,
, (3.3.27)
, (3.3.28)
где Yн – искажения, дБ,
(3.3.29)
.
Выбранное сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот.
3.3.5 Расчёт цепей термостабилизации
Существует несколько вариантов схем термостабилизации. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная [7].
3.3.5.1 Пассивная коллекторная термостабилизация.
Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.8) используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.
|
Расчёт, подробно описанный в [8], заключается в следующем: выбираем напряжение (в данном случае 6,5В) и ток делителя (в данном случае , где – ток базы), затем находим элементы схемы по формулам:
; (3.3.30)
, (3.3.31)
где – напряжение на переходе база-эмиттер равное 0.7 В;
. (3.3.32)
Получим следующие значения:
,
,
.
3.3.5.2 Активная коллекторная термостабилизация.
Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является очень эффективной, её схема представлена на рисунке 3.9. Её описание и расчёт можно найти в [6].
|
В качестве VT1 возьмём КТ361А. Выбираем падение напряжения на резисторе из условия (пусть ), затем производим следующий расчёт:
; (3.3.33)
; (3.3.34)
; (3.3.35)
; (3.3.36)
, (3.3.37)
где – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ361А;
; (3.3.38)
; (3.3.39)
. (3.3.40)
Получаем следующие значения:
,
,
,
,
,
,
,
.
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.
3.3.5.3 Эмиттерная термостабилизация.
Для выходного каскада выбрана эмиттерная термостабилизация, схема которой приведена на рисунке 3.10. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [8].
|
Расчёт производится по следующей схеме:
1.Выбираются напряжение эмиттера и ток делителя (см. рис. 3.4), а также напряжение питания ;
2. Затем рассчитываются .
3. Производится поверка – будет ли схема термостабильна при выбранных значениях и . Если нет, то вновь осуществляется подбор и .
В данной работе схема является термостабильной при и . Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле . Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:
; (3.3.41)
; (3.3.42)
