5.Расчет промежуточного каскада

Принципиальная схема промежуточного каскада представлена на рисунке 7. В соответствии с полученным коэффициентом усиления в выходном каскаде =₁₀, заново рассчитаем коэффициент усиления в выходном каскаде K=48 по оставшимся каскадам(входному и промежуточному) :

_{Кпром=К/2=48/2=24}

Рисунок 7 – Принципиальная схема промежуточного каскада

Оценивается значение максимального выходного напряжения каскада:

,

где , -соответственно максимальное выходное напряжение и коэффициент усиления следующего каскада;

Исходными данными для проектирования промежуточного каскада являются:

-требуемый коэффициент усиления на средних частотах 50дБ;

-максимально допустимый коэффициент частотных искажений =4,0

-максимальное выходное напряжение сигнала =0,5 В;

-величина и характер источника сигнала и нагрузки (результаты расчета предварительного и оконечного каскадов).

Нагрузка промежуточного каскада R_н=767 Ом; С_н=15 пФ

5.1.Выбор транзистора

5.1.1.Выбор транзистора для оконечного каскада осуществляется с учетом следующих предельных параметров:

- граничной частоты усиления транзистора по току (частоты единичного усиления тока) в схеме с ОЭ:

=150 МГц;

- предельно допустимого напряжения коллектор-эммитер:

=20,5=1 В;

- предельно допустимого тока коллектора (при несогласованном выходе):

=6/120=50 мА.

5.1.2.Расчет параметров транзистора по справочным данным

Параметры транзистора в нашем случае определяется на основе справочных данных по значениям:

 150 МГц ; 1 В; 50 мА.

Этим требованиям удовлетворяет транзистор типа КТ3102Г с параметрами:

а)низкочастотное значение коэффициента передачи транзистора по ОЭ:

h₂₁== 400-1000;

б) модуль коэффициента передачи этого транзистора по току с ОЭ на частоте f _изм= 100 МГц

= 3,0;

в) граничная частота усиления по току транзистора в схеме ОЭ

;

г)постоянная времени цепи внутренней обратной связи в транзисторе на ВЧ:

=15пс;

=100·10^-12/610^-12 =17 Ом

д)динамическое сопротивление эмиттерного перехода при комнатной температуре:

=25,6/14,6  1,8 Ом.

I_ЭП определяется в рабочей точке при I_ЭП в миллиамперах получается с размерностью Ом;

е)динамическая емкость эмиттерного перехода:

=30 пФ.

ж) объемное сопротивление эмиттера

r =(0,5…1,5) Ом

з) предельно-допустимые параметры

Uкэдоп10 В; Uэбдоп3 В; Iкдоп 100 мА; Ркдоп 100 мВт.

Предельно допустимые параметры транзистора с достаточным запасом превышают требуемые по расчету значения.

5.2.Расчет требуемого режима транзистора аналитическим методом

5.2.1. Находятся координаты рабочей точки транзистора без использования его вольтамперных характеристик.

Rк =(2...5)RН, для Rн =(0,3-3) кОм.

В нашем случае R_н= 122 Ом, тогда

Rk=(2...5)Rн=2122= 488 Ом.

5.2.2.Определяется эквивалентное сопротивление нагрузки

5.2.3.Находится требуемое значение тока покоя коллектора I_кп, I_бп в рабочей точке (плюс 10-20 процентов запаса с учетом возможной его термо нестабильности) для линейного ШУ и ИУ в случае сигналов различной скважности.

I_кп, I_бп – соответственно токи коллектора и базы, а также напряжения на коллекторе в рабочей точке (точке покоя);

5.2.4.Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке для ШУ находится из выражения:

где U_н – напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора, обычно для биполярных транзисторов U_н=(1…2)В.

В нашем примере:

Учитывается для U_кп необходимый запас на термо нестабильность (обычно не более 10-20 процентов)

В.

5.2.5.Постоянная мощность, рассеиваемая на коллекторе не должна превышать предельного значения, взятого из справочных данных на транзистор

5.2.6.Требуемое значение напряжения источника питания Е_к для рассмотренного выше случая равно

где U_Rк – падение напряжения на коллекторном сопротивлении Rк,

U_Rk =I_кП R_к = 5,5*488*10^-3= 2,6В

Напряжение источника питания не должно превышать предельно допустимо значения U_кэдоп для данного транзистора и должно соответствовать рекомендованному ряду.

Из указанных соображений выбирается напряжение питания немного меньше расчетного Е_п=10 В