Порядок расчета усилителя

1 Расчет усилителя начинается с расчета выходного каскада, т.е. эмиттерного повторителя.

Вычисляем ток нагрузки

I_Н~ = U_ВЫХ / R_Н (15)

Затем определяем постоянную составляющую тока эмиттера ЭП, который должен превышать ток нагрузки в 2-3 раза I_ЭП-=(2-3)∙I_Н.

Отсюда сопротивление в цепи эмиттера ЭП составит

R_Э= U_П2 / I_ЭП- (16)

Определяется мощность рассеивания на коллекторе транзистора

P_К =U_КЭ· I_К0, (17)

где можно принять I_К0≈ I_ЭП-.

Выбирается бескорпусной БТ, у которого максимальная мощность рассеивания на коллекторе Р_{К max} больше, чем рассчитанная выше.

По выходным или передаточным характеристикам транзистора в рабочей точке (РТ) при U_КЭ=U_П1 определяем ток базы. Затем в этой же точке определяем коэффициент передачи тока базы h_21Э= ΔI_К / ΔI_Б , и по входным характеристикам определяем входное сопротивление транзистора

h_11Э=ΔU_БЭ /ΔI_Б.

Из входных характеристик определяем также постоянное напряжение база-эмиттер транзистора U_БЭП-.

Рассчитываем коэффициент передачи ЭП по формуле

, (18)

где R_НЭ=(R_Э ∙R_Н)/(R_Э+R_Н)

и входное сопротивление по переменному току

R_{ВХ ЭП~}=h_11Э+(h_21Э+1)∙R_{Н Э}

Напряжение сигнала на входе ЭП должно составлять

U_{ВХ ЭП}= U_ВЫХ/К_{U ЭП}

Переменный входной ток ЭП составляет

(19)

Более точнее параметры h_11Э и h_21Э можно найти используя программу EWB.

2 Затем рассчитывается ССУ (рис 6).

Ток коллектора I_{К VT5} источника тока VT₅ (а так же ток эмиттера транзистора VT₄) должен примерно на порядок превышать амплитуду входного переменного тока ЭП I_{ВХ Э~}.

Падение напряжения на резисторе R₇ рекомендуется брать примерно 0,2-0,4 от напряжения питания U_П2.

Мощность рассеивания на коллекторе P_{К VT5} = U_КЭ· I_{К VT5}.

Выбираем транзистор, у которого Р_{К max} > P_{К VT5}.

Из выходных характеристик в РТ определяется ток базы транзистора VT₅. А по входным характеристикам определяем постоянное напряжение база-эмиттер транзистора VT₅ U_БЭ- и h_{11Э VT4} ≈ h_{11Э VT5}.

Напряжение U_КЭ дифференциального каскада составляет примерно половину напряжения питания U_П1. А напряжение между коллектором БТ дифференциального усилителя и выходом ЭП (которое равно нулю) составляет

0,5∙U_П1= U_{ЭБ VT4}+ I_{Э VT4}∙ R₆ + U_{ЭБ ЭП}.

Тогда резистор

R₆ = (0,5∙U_П1 - U_{БЭ VT4} -U_{БЭ ЭП}) /(I_{К VT5} + I_{Б ЭП})

Коэффициент передачи схемы смещения равен коэффициенту передачи ЭП на транзисторе VT₄ умноженному на коэффициент передачи цепочки R₆ и R_{ВХ ЭП}. Считаем, что сопротивление источника тока транзистор (VT₅) равно бесконечности. Для определения коэффициента передачи ЭП на транзисторе VT₄ находим его параметры h_21Э, и h_11Э.

,

где R_НЭ=R₆+R_{ВХ ЭП}

Если необходимо увеличить коэффициент передачи, то можно увеличить ток источника тока (VT₅), это приведет к уменьшению величины резистора R₆ и, следовательно, возрастет K_{U СС}.

R_{ВХ СС}=h_11Э +(h_21Э +1)∙R_{Н Э}

Для того, что бы использовать один делитель напряжения R₄ и R₅ для источников тока схемы смещения и дифференциального каскада (см. схему рис. 2) берем напряжение на базах транзисторов равным U_БVT5= U_БVT3=(0,6-0,7)U_П2. Тогда напряжение на резисторе R₇ будет равно

U_R7=U_П2 - U_БVT5- U_{БЭ VT5}.

Величина резистора в цепи эмиттера определяется

R₇= U_R7/I_ЭVT5 =U_R7/(I_КVT5 +I_БVT5)