Расчёт эквивалентной схемы замещения

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

Эквивалентная схема биполярного транзистора представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиаколетто)

Рассчитаем значения элементов схемы Джиаколетто по паспортным данным транзистора:

U_кэ0 = 5,2(В), I_к0 = 0,11(А) – рабочая точка;

                             (3.28)

где С_к – ёмкость коллекторного перехода, U_{кэ пас} – напряжение при котором производилось измерение С_{к пас}, U_кэ0 – напряжение рабочей точки рассчитываемого каскада,

                                                                                               (3.29)

где r_б – сопротивление базы транзистора, t_с – постоянная времени цепи обратной связи (паспортные данные, в дальнейшем - *), для данного транзистора (КТ913А) равна 18 пС, С_к – ёмкость коллекторного перехода при U_кбпас2,

U_кэ0 = U_кбпас2 + 0,7 В

U_кэ0 = 10,7

1) Рассчитаем емкость коллекторного перехода:

2) Рассчитаем сопротивление и проводимость базы:

;

,

где g_б – проводимость базы,

3) Рассчитаем сопротивление эмиттера:

                                                                         (3.30)

;

где Iк0 в мА;

  rэ - сопротивление эмиттера.

где I_э0 = I_к0 + I_б0 = I_к0 + I_к0/b₀                                                                    (3.31)

I_э0= 110+110/100 = 111,1(мА)

4) Рассчитаем проводимость база-эмиттерного перехода:

                                                                                (3.32)

где g_бэ проводимость перехода база–эмиттер, r_э –сопротивление эмиттерного перехода, b₀ – статический коэффициент передачи тока базы (*);

5) Рассчитаем емкость эмиттерного перехода:

                                                                         (3.33)

где f_т – граничная частота коэффициента усиления тока базы (*),

;

6) Найдем сопротивление транзистора:

                                                                                            (3.34)

где U_кэдоп – допустимое (предельное) значение напряжения U_кэ (*), I_кдоп – допустимое (предельное) значение постоянного тока коллектора (*),

;

7) Рассчитаем крутизну:

                                                                      (3.35)

;                                                                                               (3.36)

.

Расчет коэффициента усиления

                                                                                      (3.37)

1)                                                                                      (3.38)

;

2)                                                                                     (3.39)

;

3) .

Коэффициент усиления одного некорректированного каскада получился менее заданного. Следовательно для обеспечения требуемого усиления, необходим ещё как минимум один каскад.

Рассчитаем f_в:

                                                                                     (3.40)

где Y_в = 1 дБ = 0,89;

4) Выходная емкость:

С_вых = С_к(1+S₀r_б)                                                                                  (3.41)

C_вых=15,25*10^-12(1+1,56*1,59) = 53(пФ)

5) Постоянная времени транзистора:

                                                                                       (3.42)

6) Постоянная времени в ОВЧ:

t_в = t + C_вых*R_экв;                                                                                 (3.43)

t_в = 28*10^-12+53*10^-12*34,375 = 1850*10^-12

7) При заданном уровне частотных искажений =1дБ, верхняя граничная частота  полосы пропускания каскада равна:

Yв = 0,89;

                                                          (3.44)

8) Входная ёмкость каскада:

                                                                                            (3.45)

9) Входное сопротивление каскада:

                                                                                                                 (3.46)

Т.к. полученная верхняя частота получилась выше требуемой (40МГц), то ВЧ коррекция не требуется.

Расчет промежуточного каскада

Расчет рабочей точки для промежуточного каскада

На выходе оконечного каскада необходимо получить напряжение равное , по полученным расчетам оконечный каскад имеет

Входное сопротивление и входная ёмкость оконечного каскада:

Следовательно, на входе оконечного каскада и выходе предоконечного необходимы амплитуда сигнала равной:

                                      (4.1)

Рассчитаем рабочую точку предоконечного каскада с учетом полученных данных( = ):

1) ,                                                  (4.2)

где  - напряжение рабочей точки или постоянное напряжение на переходе коллектор эмиттер;

    - напряжение на выходе усилителя;

   - остаточное напряжение на транзисторе.

2) Найдем эквивалентное сопротивление оконечного контура на граничной частоте :

                 (4.3)

3)                                                                (4.4)

4) =1,1 =22,66мА,                                                                            (4.5)

где  - постоянная составляющая тока коллектора;

     - сопротивление нагрузки по сигналу.

5) Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора равна

                                        (4.6)