Расчет апериодического каскада усилительного устройства

Расчет апериодического каскада усилительного устройства

Московский Авиационный институт приветствует тебя!

Punched Holes!

I. Выбор рабочей точки транзистора и расчет элементов, обеспечивающих температурную нестабильность коллекторного тока. RC - фильтр в цепи питания.

Рассчитывать будем малосигнальный апериодический усилитель с RC - фильтром в цепи питания. (Рис1)

Рис 1.

В качестве активного прибора задан кремнеевый транзистор КТ316 в бескорпусном исполнении.

Из справочника находим параметры транзистора:

Обратный ток коллектора при Uкб=10 В Iко = 0,5 мкА

Коэф. усиления тока базы в схеме с ОЭ:

Постоянная времени цепи ОС:

Диапазон рабочей температуры:

Bipolar transistors Type 6 ...Alias KT316

                                                                              Value              Tolerance(%)

 0:Forward beta                                                       45                        10

 1:Reverse beta                                                         1                         20

 2:Temp coeff of BETAF(PPM)                            2500                      20

 3:Saturation current                                        3.632513E-16              60

 4:Energy gap(.6 TO 1.3)                                        1.11                      60

 5:CJC0                                                           3.916969E-12              60

 6:CJE0                                                           3.642178E-11              60

 9:Early voltage                                                       250                      30

 10:TAU forward                                            1.591549E-10              40

 11:TAU reverse                                             1.827498E-08              50

 12:MJC                                                                   .33                       40

 13:VJC                                                               .7499999                  30

 14:MJE                                                                    .33                      30

 15:VJE                                                                .7499999                 30

 16:CSUB                                                              2E-12                     10

 17:Minimum junction resistance                              .01                        0

Выберем рабочую точку транзистора.

Зададим:

Сделаем проверку, чтобы мощность рассеемая на коллекторе транзистора:

не превышала допустимую :

Рассчитаем некоторые Y-параметры транзистора

Дифференциальное сопротивление эмитерного перехода:

Постоянная времени цепи ОС

где  - объемное распределенное сопротивление базы.

где  технологический коэффициент (для данного транзистора = 4)

Низкочастотная проводимость прямой передачи

где  - НЧ входная проводимость транзистора

Теперь рассчитаем элементы схемы. RC - фильтра в цепи питания позволит осуществить НЧ коррекцию. Эффективность НЧ коррекции тем выше, чем больше сопротивление Rф. Оно должно быть в несколько раз больше чем Rк. Обычно увеличение Rф ограничено допустимым на нем падением постоянного напряжения которое, в свою очередь зависит от Ек. Примем Rф=1.5Rк=705 Ом

Тогда

Из стандартного ряда сопротивлений выбираем Rэ=0.3 кОм

Базовый делитель:

Таким образом , для расчета необходимо знать ток делителя

где  характеризует такую причину температурной нестабильности каскада, как тепловое смещение входной характеристики

Величина  характеризует нестабильность тока , являющуяся также температурной нестабильности каскада

Тогда получаем:

Из стандартного ряда сопротивлений выбираем

II. Расчет элементов, обеспечивающих заданное значение нижней граничной частоты  каскада

Рассчитаем емкость в цепи ОС

Допустим, что доля частотных искажений, вносимых на частоте fн конденсатором Ср в К=30 раз меньше, чем конденсатором Сэ.Тогда по графику на рисунке 3.14 из пособия [2] определяем значения коэффициентов частотных искажений Мнр и Мнэ

Мнр=0.99

Мнэ=0.7125

Ориентировочно нижняя граничная частота каскада , где Fн - заданная нижняя граничная частота всего усилителя, n - число разделительных конденсаторов. Тогда:

В итоге получаем:

Из стандартного ряда сопротивлений выбираем

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора

Применение коррекции позволяет исправить разделительный конденсатор меньшей емкостью, чем Ср

Из стандартного ряда сопротивлений выбираем

Емкость фильтра

Из стандартного ряда сопротивлений выбираем

III. Моделирование каскада на ЭВМ.

Параметры схемы

No. Label          Parameter            No. Label          Parameter

 1  RI                      200                  21  C1               0.22E-9

 2  R1                     6.9K                22  CF               0.15E-9

 3  R2                     1.8K                23  C4                  1E-6

 4  R4                     470                  24  CN              1.5E-12

 5  RN                    510

 6  R6                     300

 7  RB                      50

 8  RF                     700

Параметры источника GEN

Programmable waveforms Type 0 ...Alias GEN

                                                               Value

 0:Zero level voltage                                    0

 1:One level voltage                                     0

 2:Time delay to leading edge           .000001

 3:Time delay to one level                 .000001

 4:Time delay to falling edge             .000005

 5:Time delay to zero level                .000005

 6:Period of waveform (1/F)                   .001

Графики АЧХ, ФЧХ и ГВЗ GEN