2. Розрахунок резистивного каскаду попереднього підсилення напруги та реалізація його в мікросхематичному виконанні

Порядок розрахунку попереднього каскаду ПНЧ розглянемо на прикладі найпоширенішої резистивної схеми при увімкненні транзистора із спільним емітером (рис.2.1).

Рис.2.1. Схема резистивного каскаду із спільним емітером

2.1 Перевіримо правильність попереднього вибору транзистора. Для нормального режиму роботи транзистора необхідно, щоб допустима напруга між колектором і емітером обраного транзистора перевищувала напругу живлення, що підводиться до каскаду із врахуванням того, що напруга живлення будь-якого попереднього каскаду дорівнює різниці між напругою живлення всього підсилювача і спадом напруги на опорах резисторів розв’язувальних фільтрів, що використовуються у наступних каскадах.

, (2.1)

А значення допустимого струму колектора перевищувала вхідний струм наступного каскаду не менше ніж в 1,5...2 рази:

(2.2)

Із довідника вибираємо транзистор: КТ203Б

Параметри транзистора:

Р_к.max = 150мВт;

h_21е = 30…150;

U_к.б = 30В;

U_е.б = 30В;

I_к.max = 10мА;

I_к.б0 = 1мкА.

2.2. Визначаємо значення струму спокою в колі колектора за виразом:

(2.3)

2.3 Знаходимо опір навантаження в колі колектора:

(2.4)

З довідника вибираємо найближче значення опору: R3=560Ом

Потужність, що розсіюється на резисторі R3, складає :

(2.5)

З довідника вибираємо найближче більше значення потужності: P_R3=0,125Вт.

Вибираємо резистор R3: ТВО-0,125-560Ом±5%

2.4 Визначаємо опір резистора R4 у колі термостабілізації за виразом:

. (2.6)

З довідника вибираємо найближче значення опору: R4 = 270Ом

Потужність, що розсіюється на резисторі R4, дорівнює :

(2.7)

З врахуванням знайдених значень R3, R4, і вибираємо стандартні значення і тип резисторів R3 і R4.

Вибираємо: R3-МЛТ-0,25-910±5%

R4-МЛТ-0,25-470±5%

2.5 Знаходимо ємність конденсатора С3:

(2.8)

З довідника вибираємо найближче значення ємності:С3 = 390мкФ

Вибираємо конденсатор С3: К50-7-390мкФ

2.6 Знаходимо напругу між колектором і емітером транзистора в режимі спокою

(2.9)

2.7 В сімействі вихідних статичних характеристик обраного транзистора, увімкненого за схемою із спільним емітером, відзначаємо положення робочої точки Р з координатами і . Знайденому положенню робочої точки відповідає струм бази . Отримане значення струму бази дозволяє визначити положення робочої точки на вхідній характеристиці транзистора, знятої при , напрузі спокою ділянки база-емітер і вхідному опорі на змінному струмі транзистора каскаду .

З графіка визначаємо = 0,8В

Рис. 2.2. Вихідні статичні характеристики

Для знаходження необхідно провести дотичну до точки спокою і знайти відношення:

. (2.10)

2.8 Визначаємо елементи подільника напруги в колі бази R1 і R2 (рис.3.5). Приймаємо спадання напруги на опорі резистора R5 фільтра:

(2.11)

Знаходимо напругу, що підводиться до подільника R1, R2:

(2.12)

Вибираємо струм в колі подільника з умови:

(2.13)

Визначаємо R1 і R2 за виразами:

(2.14)

(2.15)

З довідника вибираємо найближче значення опорів: R1 = 1000Ом, R2 = 3000Ом

Спадання напруги на резисторі R4 приймають рівним:

(2.16)

Визначаємо потужність, що розсіюється на них

(2.17)

(2.18)

З довідника вибираємо найближче більше значення потужності: P_R1 та P_R2 = 0,125Вт

Вибираємо резистори:

R1 - МЛТ-0,125-10000Ом ± 5%

R2- МЛТ-0,125-3000Ом ± 5

2.9 Розраховуємо елементи розв’язувального фільтра

(2.19)

З довідника вибираємо найближче значення опору: R5=200Ом

Визначаємо потужність резистора R5:

(2.20)

Вибираємо резистор R5 - МЛТ-0,25-390Ом±5%

Розраховуємо елементи розв’язувального фільтра:

(2.21)

Знайдемо напругу на конденсаторі :

(2.22)

Вибираємо конденсатор: C2-К50-12-5000±20%

2.10 Знаходимо амплітудне значення струму на вході каскаду: (2.23)

де – мінімальне значення коефіцієнта передачі струму транзистора каскаду, що розраховується.

1.11 Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою на середніх частотах за виразом

, (2.24)

де – вхідний опір каскаду, що розраховується;

– еквівалентний вихідний опір даного каскаду, знаходиться за виразом

(2.25)

2.12 Знаходимо мінімальне значення коефіцієнта підсилення каскаду за потужністю

, (2.26)

або в децибелах

. (2.27)

2.13 Ємність розділового конденсатора С4, який розділяє каскад, що розраховується, від наступного (рис.3.5), знаходимо за виразом

(2.28)

Вибираємо конденсатор С4-К50-12-10 мкФ

2.14 Уточнюємо значення коефіцієнта частотних спотворень каскаду на верхніх частотах діапазону

, (2.29)

С₀ = 30пФ

Таким чином за всіма параметрами розрахований підсилювач кращій від заданого.