3. Расчётная часть

3.1 Структурная схема усилителя.

Исходя из того, что каскад с общим эмиттером позволяет получать усиление до 20 дБ, распределим на каждый каскад по 18 дБ. Отсюда следует что коэффициент передачи устройства составит 36 дБ, из которых 30 дБ требуемые по заданию, а 6 дБ будут являться запасом усиления.

Структурная схема, представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1

3.2 Распределение линейных искажений в

области ВЧ

При расчёте усилителя будем руководствоваться тем, что искажения распределены следующим образом: входной каскад со входной КЦ–1 дБ, выходной каскад с межкаскадной КЦ–1.5 дБ, выходная КЦ–0.5 дБ, следовательно максимальная неравномерность АЧХ усилителя не превысит 3 дБ.

3. Расчёт выходного каскада

Для выходного каскада выбрана схема представленная на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2

В коллекторной цепи сопротивление заменено на индуктивность, потому что на сопротивлении падает дополнительная мощность, а величину индуктивности можно подобрать такой, что практически вся полезная мощность будет отдаваться в нагрузку.

3.3.1 Выбор рабочей точки

Прежде чем выбрать рабочую точку нужно найти амплитуду выходного сигнала по формуле:

. (3.3.1)

Получим:

В.

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

, (3.3.2)

где ;

, (3.3.3)

где – начальное напряжение нелинейного участка выходных

характеристик транзистора, .

Так как в выбранной мной схеме выходного каскада сопротивление коллектора отсутствует, то . Рассчитывая по формулам 3.3.2 и 3.3.3, получаем следующие координаты рабочей точки:

А,

В.

Найдём мощность, рассеиваемую на коллекторе Вт.

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 КТ939А. 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.

Нагрузочные прямые по переменному и постоянному току для выходного каскада представлены на рисунке 3.3.Точка Еп/Rэ равняется 0,428A, что вполне соответствует построению на графике. Напряжение питания выбрано равным 25В, потому что минимальное Еп должно быть не менее 22В т.к. напряжение в рабочей точке 12В, амплитуда выходного сигнала 10В, учитывая все это выбираем ближайшее из ряда описанного в [1].

Рисунок 3.3

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора

Рассчитаем параметры эквивалентной схемы представленной на рисунке 3.4 по методике описанной в [1].

Рисунок 3.4

. (3.3.3)

. (3.3.4)

, (3.3.5)

где , .

. (3.3.6)

Получаем следующие значения:

пФ;

Ом;

Ом;

.

Поскольку рабочие частоты усилителя заметно больше частоты , то индуктивность выводов транзистора оказывает существенное влияние и потому должна быть учтена в модели. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке 3.5. Описание такой модели можно найти в [2].

Рисунок 3.5

Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам.

Входная индуктивность:

, (3.3.7)

где –индуктивности выводов базы и эмиттера.

Входное сопротивление:

, (3.3.8)

где , причём , и – справочные данные.

Крутизна транзистора:

, (3.3.9)

где , , .

Выходное сопротивление:

. (3.3.10)

Выходная ёмкость:

. (3.3.11)

В соответствие с этими формулами получаем следующие значения элементов эквивалентной схемы:

нГн;

пФ;

Ом;

Ом;

А/В;

Ом;

пФ.