3. Проектирование усилительных каскадов тракта

3.1. Предварительный расчет усиления каскадов тракта

Рассчитаем с учетом (7), какое усиление должен производить тракт от входа тракта (выхода сигнала из источника) до выхода тракта (входа детектора) (рис. 3.1) без учета коэффициента передачи при согласовании источника сигнала с входным сопротивлением усилителя:

Рис. 3.1 Обобщенная схема усилительного тракта

Предварительно полагаем, что каскады будут выполнены на транзисторе КТ315А по схеме с общим эмиттером. Входное сопротивление УЭ с общим эмиттером равно

Ом (по справочнику должно быть не менее 40 Ом)

Оценим коэффициент передачи по напряжению входной цепи согласования УЭ с источником сигнала

Получается большой коэффициент деления при отсутствии согласования. Для оптимального согласования с R_Г для УЭ требуется R_ВХ =300 Ом.

Тогда требуемый коэффициент передачи УЭ с учетом согласования входной цепи равен

(3.1.1)

Таким образом, определены требования к УЭ тракта и его составляющим.

Схема с ОЭ и последовательной по току ООС.

Рис.3.3

Падение напряжения на R_Э создаваемое током I_Э ≈ I_К, действует навстречу входному напряжению U_ВХ..

Коэффициент усиления по напряжению

где (3.1.5.)

Входное сопротивление

(3.1.6)

Выходное сопротивление

(3.1.7)

Схема обладает большим входным сопротивлением, которое можно изменять меняя R_Э, а выходное почти равно сопротивлению в коллекторе. Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением R_К и R_Э.

3.2. Расчет каскада предварительного уэ

Примем исполнение УЭ по схеме рис. 3.3 с общим эмиттером, где для увеличения R_ВХ введем неглубокую последовательную отрицательную обратную связь (ООС) по переменному току. В результате получим схему рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схема усилительного каскада с общим

эмиттером и последовательной ООС по току.

В этой схеме R_Н – входное сопротивление следующего каскада (в данном случае – детектора на ОУ), С₁ и С₂ – разделительные конденсаторы. Конденсатор С₁ препятствует протеканию постоянного тока от источника питания Е_К в цепь источника входного сигнала. Конденсатор С₂ обеспечивает выделение из коллекторного напряжения переменной составляющей, поступающей на резистор нагрузки R_Н. Резисторы базового делителя напряжения R₁ и R₂ задают режим покоя транзистора.

Для такого УЭ с ООС входное сопротивление по переменному току согласно (3.1.6)

(3.2.1)

Найдем R_Э1 для требуемого R_вх.ОС = 300 Ом.

Ом, (3.2.2)

Для требуемого коэффициента усиления по напряжению (3.1.1) найдем из уравнения (3.1.5) значение R_КН и R_К.

R_КН=(К_иос=12,5)R_Э1 = Ом (3.2.3)

Ом (3.2.4)

Ом

Для выбранных значений I_КMAX=20мА и E_K=10В, строим нагрузочную характеристику по постоянному току, которая соответствует при коротком замыкании уравнению:

(3.2.3)

Из этого уравнения находим значение R_Э2

Ом

Выбираем по характеристике I_{К.ПОКОЯ}=10 мА и находим:

1) напряжение покоя на R_К

В

2) напряжение покоя U_{Э.ПОКОЯ}

В

3) напряжение покоя U_{К.ПОКОЯ}

В

4) ток покоя базы I_{Б.ПОКОЯ}

мА

Зададим ток делителя

мА

Используя известное =0,7 В, найдем напряжение на базе

В

Теперь найдем сопротивления базового делителя:

Ом

Ом

При расчете Сэ УЭ с низкоомной ООС необходимо учесть условия:

Этим условиям удовлетворяет номинальное значение C_Э=910 нФ

Найдем значения развязывающих емкостей С₁ и С₂, используя условия

, ,

где R_ВХ – входное сопротивление транзистора, т.е. h₁₁ или R_ВХ.ОС

R_Н – входное сопротивление детектора

Этим условиям соответствуют номинальные значения C₁=2,7 нФ и С₂=560 пФ