6. Розрахунок ланцюгів фільтрації по живленню
Реальне
джерело живлення підсилювача має
внутрішній опір
(рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 – Схема підключення підсилювача до реального джерела живлення (ПУ1 ... ПП - каскади попереднього підсилення)
Тому
на клемах підключення джерела живлення
до підсилювача виникають пульсації
напруги
,
викликані струмами колекторів транзисторів
вихідного каскаду
.
Для розв'язки з живлення застосовуються
RC - фільтри, або ланцюг з опором R і
стабілітроном VD, шунтуючим конденсатором
C (22 - 47 нФ). Вибір каскадів, для яких
необхідно застосувати розв'язку, і тип
схем розв'язки розраховується наступним
чином. Визначаються амплітуди корисного
сигналу
,
,
Для каскадів охоплених зворотним зв’язком
Далі,
розраховуємо напругу пульсацій на
джерелі живлення:
де
Тоді:
Для
фазоінверсного каскаду. Напруга пульсацій
,
надходить на вхід цього каскаду через
базовий дільник напруги рівне:
де
верхній резистор в базовому дільнику
напруги,
.
Маємо:
Так
як
,
то в цьому випадку розв'язки з живлення
робити не потрібно.
Для останнього каскаду попередньоного посилення.. Напруга пульсацій яка надходить на вхід цього каскаду через базовий дільник напруги рівна:
де верхній резистор в базовому дільнику напруги,
.
Маємо:
Так
як
,
, то в цьому випадку може статися
самозбудження підсилювача, і для цього
каскаду необхідно вибрати тип розв'язки
з живлення, такий, щоб
було
меньше
Як тип розв'язки з живлення вибираємо RC-фільтр.
Для
RC-фільтра напруги
і
розраховуємо наступним чином
де
- нижня робоча частота підсилювача;
Приймаємо
номінальне значення
,
Тоді
Так
як
,
то RC-фільтра цілком достатньо для
придушення пульсацій для даного каскаду.
Так
як
,
то в цьому випадку розв'язки з живлення
робити не потрібно.
Так
як
,
то в цьому випадку розв'язки з живлення
робити не потрібно.
Для вхідного каскаду. Напруга пульсацій , надходить на вхід цього каскаду через базовий дільник напруги рівне:
де
верхній резистор в базовому дільнику
напруги,
.
Маємо:
Так
як
,
то в цьому випадку розв'язки з живлення
робити не потрібно.
7. Розрахунок елементів зв’язку
Наявність
реактивних елементів призводить до
завалу АЧХ в області низьких частот і,
відповідно, до виникнення зсуву фаз між
вхідним і вихідним сигналом. У той же
час, згідно із завданням на проект,
величина фазового зсуву не повинна
перевищувати
.
Забезпечити цю вимогу можна, правильно
розподіливши допустимі значення фазових
зрушень, а саме:
де
‒ фазовий зсув для вихідного каскаду;
‒ фазовий
зсув для проміжних каскадів;
‒ фазовий
зсув для вхідного каскаду.
Допустимий
фазовий зсув
внесений одним реактивним елементом в
будь-якому каскаді визначається
співвідношенням:
де
‒ допустимий фазовий зсув в даному
каскаді;
N ‒ число реактивних елементів в каскаді.
Тоді:
для
вихідного каскаду
для
проміжних каскадів
для
вхідного каскаду
З урахуванням обраного розподілу фазового зсуву ємності розділових конденсаторів розраховуємо по формулі:
де
‒ вихідний
опір попереднього каскаду;
‒ вхідний
опір даного каскаду (або навантаження);
-
нижня гранична частота заданого
діапазону.
Маємо:
Для вхідного каскаду:
Вибираємо
номінальне значення
мкФ.
Для проміжного каскаду:
Вибираємо
номінальне значення
мкФ.
Для вихідного каскаду:
Вибираємо
номінальне значення
мкФ.
Величину блокувального конденсатора в ланцюзі емітера (витоку) транзистора розраховуємо по формулі:
де
- опір в ланцюзі емітера (витоку).
Для вхідного каскаду:
Вибираємо
номінальне значення
мкФ.
Для проміжного каскаду:
Вибираємо
номінальне значення
мкФ.
Для фазоінверсного каскаду:
Вибираємо
номінальне значення
мкФ.
Допустимий
робочий напруга на конденсаторах
вибираємо з умови
де
- напруга живлення каскаду.
Тоді:
