Методические указания по выполнению расчета каскада на полевом транзисторе

1. Рассчитанные значения сопротивлений R2 и R3 необходимо округлить в соответствии со стандартным рядом номиналов, например, рядом Е24, приведенным в табл. 2 (см. выше).

2. При составлении принципиальной схемы усилительного звена и эквивалентных схем каскада и входной цепи для области средних и верхних частот рекомендуем обратиться к аналогичным схемам для биполярного транзистора на рис. 2 и рис. 3 (см. выше), а также использовать материал из учебного пособия [1], раздел 4.7.

3. При выполнении расчета коэффициента усиления, верхней граничной частоты для входной цепи, каскада и усилительного звена в целом, следует использовать выражения для основных схем включения полевого транзистора, приведенные в табл. 5. В состав выражений входят Y–параметры полевого транзистора, включенного по схеме ОИ:

Таблица 5.

Схема включения транзистора	K(j)	YВХ(j)	YВЫХ(j)
ОИ
ОС

В табл. 5 обозначено: K₀ – коэффициент усиления каскада ОИ на средних частотах; g_{Н ЭКВ} – действительная составляющая комплексной нагрузки каскада.

4. Коэффициент передачи усилительного звена (сквозной коэффициент передачи) K_СКВ на средних частотах рассчитывают как произведение коэффициента передачи каскада K₀ и входной цепи K_{0 ВЦ}.

При расчете результирующей верхней граничной частоты усилительного звена f_{В РЕЗУЛЬТ} используют значение результирующей постоянной времени:

где  постоянная времени каскада в области верхних частот,  постоянная времени входной цепи в области верхних частот. Значение верхней граничной частоты f_{В РЕЗУЛЬТ} определяют по выражению:

5. При расчете емкостей вспомогательных конденсаторов вначале определяются все цепи, влияющие на спад АЧХ в области нижних частот. Затем распределяют искажения по низкочастотным цепям. Значение нормированного коэффициента передачи m_Н для усилительного звена в целом равно 0,707.

Состав пояснительной записки:

Титульный лист, задание, расчетная часть, список использованных источников.

Типовой расчет №2 Расчет активного фильтра 2-го порядка на базе операционного усилителя

Варианты заданий приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Варианты заданий на типовой расчет №2

№ вар.	Тип фильтра	Частота f0, кГц	Добротность фильтра Q	Параметр усиления K
1	ФНЧ	10	0,8	1
2	ФВЧ	50	0,6	4
3	ПФ	30	4	5
4	ФНЧ	50	0,6	2
5	ФВЧ	100	0,7	1
6	ПФ	100	5	2
7	ПФ	50	3	5
8	ФВЧ	500	0,6	2
9	ФНЧ	100	0,7	4
10	ФНЧ	500	0,8	2
11	ПФ	10	10	2
12	ФВЧ	300	0,7	5
13	ПФ	200	4	1
14	ФНЧ	1	0,8	1
15	ФВЧ	200	0,6	1
16	ПФ	400	8	4
17	ФВЧ	300	0,8	2
18	ФНЧ	800	0,6	3
19	ПФ	1	10	5
20	ФВЧ	1000	0,8	1

Для каждого варианта приведены параметры АЧХ, которые должен обеспечить рассчитываемый фильтр: характерная частота f₀, добротность Q и коэффициент усиления K.

В табл. 2 приведены схемы фильтров, их передаточные функции T(s) и выражения, связывающие параметры _f₀, Q и K с элементами R и C.

Таблица 2.

Схемы активных RC-фильтров

ФНЧ	Передаточная функция ФНЧ , где , , , .
ФВЧ	Передаточная функция ФВЧ , где , .
ПФ	Передаточная функция ПФ , где , ,

В процессе выполнения расчета должны быть выполнены следующие пункты:

1. Рассчитать сопротивления резисторов и емкости конденсаторов, обеспечивающие заданные значения параметров f₀, Q и K. Найденные значения сопротивлений и емкостей необходимо округлить в соответствии со стандартным рядом номиналов, например, рядом Е24, приведенным в табл. 3.

2. С помощью программы MicroCap выполнить компьютерное моделирование фильтра с найденными значениями элементов R и C. Операционный усилитель (ОУ) полагать идеальным, для чего установить значение параметра LEVEL = 1. Построить график АЧХ фильтра.

Таблица 3.

Ряды номиналов

Индекс ряда	Числовые коэффициенты, умножаемые на любое число, кратное 10
Е6 E12 E24	1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1

Таблица 4.