Усилитель широкополосный

Uкэ max=10 В;

6) Максимально допустимый ток коллектора:

Iк max = 50 мА;

7) Максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе:

Pк мах = 150 мВт .

Выберем следующие параметры рабочей точки:

Т.к. транзистор хорошо работает только начиная с 5В то примем и .

4.3 Расчёт эквивалентных схем замещения

Эквивалентная схема биполярного транзистора изображена на рисунке 4.1.

При использовании транзисторов до (0,2 - 0,3)fт возможно применение упрощенных эквивалентных моделей транзисторов, параметры элементов эквивалентных схем которых легко определяются на основе справочных данных.

Рисунок 4.1- Эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)

1) (4.11)

2) Rб =τс/Ск=50пс/2пФ=25Ом; (4.12)

gб = = 40мCм, (4.13)

где Rб- сопротивление базы.

3) rэ= ==2,2Ом, (4.14)

где Iк0 в мА;

rэ - сопротивление эмиттера.

4) gбэ==, (4.15)

где gбэ- проводимость база-эмиттер;

- справочное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.

5) Cэ==, (4.16)

где Cэ - ёмкость эмиттера;

fт - справочное значение граничной частоты транзистора.

6) Ri = , (4.17)

где Ri - выходное сопротивление транзистора;

Uкэ0(доп), Iк0(доп) - соответственно паспортные значения допустимого напряжения на коллекторе и постоянной составляющей тока коллектора.

4.4 Расчёт эмиттерной термостабилизации

Т.к. режим работы транзистора малосигнальный, то применим эмиттерную термостабилизацию.

Эмиттерная термостабилизация широко используется в маломощных каскадах, так как потери мощности в ней при этом не значительны и её простота исполнения вполне их компенсирует, а также она хорошо стабилизирует ток коллектора в широком диапазоне температур при напряжении на эмиттере более 5В.

Рисунок 4.2-Схема каскада с эмиттерной термостабилизацией.

Рассчитаем параметры элементов данной схемы:

1) Необходимое напряжение питания:

Еп=URэ+Uкэ0+Iк0*Rк (4.18)

Значение источника питания необходимо выбирать из стандартного ряда поэтому выберем напряжение URэ с учетом того, что Еп=10В:

2) Напряжение на резисторе Rэ:

URэ = Eп-Uкэ0 = 10В-5В = 5В (4.19)

3) Сопротивление эмиттера:

(4.20)

4) Напряжение на базе транзистора:

Uб = URэ+0,7В=5,7В (4.21)

5) Базовый ток транзистора:

Iб= (4.22)

6) Ток делителя:

Iд =5×Iб = 1мА, (4.23)

где Iд - ток протекающий через сопротивления Rб1 и Rб2.

Сопротивления делителей базовой цепи:

7) Rб1 = (4.24)

8) Rб2 = (4.25)

4.5 Переход к однонаправленной модели транзистора

Т.к рабочие частоты усилителя заметно больше частоты , то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не влияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводов транзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна быть включена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3- Однонаправленная модель транзистора

1) , (4.26)

где - статический коэффициент передачи по току транзистора.

2) (4.27)

3) Постоянная времени транзистора:

(4.28)

4) Входная ёмкость:

(4.29)

5) Входное сопротивление каскада:

(4.30)

6) (4.31)

(4.32)

7) Коэффициент усиления транзистора по напряжению в ОСЧ:

(4.33)

8) Выходная ёмкость:

(4.34)

9) Постоянная времени в ОВЧ:

(4.35)

Рисунок 4.4- Принципиальная схема некорректированного каскада и эквивалентная схема по переменному току

Для расчета искажений в ОВЧ распределим искажения на входной каскад 0,5дБ;

При заданном уровне частотных искажений =0,5дБ, верхняя граничная частота полосы пропускания каскада равна:

==1,39МГц, (4.36)

где Y=0,944 уровень искажений данного каскада.

Т.к. полученная верхняя частота получилась намного ниже требуемой (40МГц), следовательно, необходима ВЧ коррекция с большой глубиной. Выберем ВЧ эмиттерную коррекцию.

4.6 Расчет промежуточного каскада с эмиттерной коррекцией

Принципиальная схема каскада с эмиттерной коррекцией приведена на рис. 4.5,а, эквивалентная схема по переменному току на рисунке 4.5,б, где - элементы коррекции. При отсутствии реактивности нагрузки эмиттерная коррекция вводится для коррекции искажений АЧХ вносимых транзистором, увеличивая амплитуду сигнала на переходе база-эмиттер, с ростом частоты усиливаемого сигнала.

а) б)

Рисунок 4.5 Схемы корректированного каскада

1	2	3	4	5	6	7