Входное сопротивление усилителя (каскада)

Его находят из параллельного соединения сопротивлений R2, R1+RФ и rВХ входной цепи транзистора:

 
 

RВХ = R2 || ( R1+RФ ) || rВХ = RЭКВ || h11Э ;

Вычислим входное сопротивление каскада.

 
 

3.2.2.4 Емкость конденсатора С1

Электрическая цепь, образованная конденсатором связи С1, последовательно включенного входу и RЭКВ||rВХ , представляет собой дифференцирующую цепь, обладающую свойствами фильтра верхних частот. Поэтому значение С1 определяется из допустимого спада АЧХ цепи на низкой fН частоте (рис.7), т.к. на высокой частоте частотные искажения для рассчитанного конденсатора С1 уменьшаются, т.к. его сопротивление становится малым. На рис.7 использованы следующие обозначения: КН, КС, КВ – модули коэффициентов усиления соответственно на низких , средних и высоких частотах, которые вычисляются по формулам:

 

 

 


где RВН – внутреннее сопротивление источника усиливаемого сигнала,

где tН = С1RВХ – постоянная времени входной цепи,

wН, wВ – круговые нижняя и верхняя частоты;

К/КС – частотнозависимый относительный коэффициент усиления.

Величина обратная частотнозависимому относительному коэффициенту усиления называется коэффициентом частотных искажений (М). Различают:

М = КС/К – коэффициент частотных искажений на средних частотах,

МН = КС/КН – коэффициент частотных искажений на низких частотах,

МВ = КС/КВ – коэффициент частотных искажений на высоких частотах.

 
 

Для нижних частот

 
 

Здесь: 1) МН задается, а если не задается, то согласно понятию полосы пропускания коэффициент частотных искажений принимает значение:

2) нижнее значение рабочего частотного диапазона:

wH = 2pfH

должно быть задано;

1) постоянная времени цепи обратной связи каскада на низкой частоте

tН = С1(RЭКВ || rВХ) = С1RВХ.

 
 

Из выражения (33) получим

Отсюда

 
 

 
 

 

 

Примем стандартное значение емкости

С1 = 36 мкФ.

 

3.2.2.5 Емкость конденсатора С2

Конденсатор связи С2 разряжается и заряжается переменной составляющей тока по цепи с сопротивлениями RК и RН, поэтому постоянная времени на нижних частотах

tН = С2(RK + RH).

Коэффициент частотных искажений на нижней частоте

Отсюда

Вычислим С2

 

 

Примем стандартное значение емкости

С2 = 10 мкФ.

 

Расчет фильтра

В случае применения в качестве источника питания выпрямителя применен Г-образный RC-фильтр с элементами RФ и СФ. Нагрузкой фильтра является делитель напряжения R1R2, у которого резистор R2 шунтируется входной цепью каскада. В качестве нагрузки следует рассматривать

Если рассматривать значение RФ из соотношения

где КФ =0,5 … 0,9, то падение напряжения по постоянной составляющей на резисторе RФ будет минимальным. Доля переменной составляющей в выпрямленном напряжении по отношению к постоянной составляющей на резисторе RФ значительно уменьшается. Емкость СФ выбирают такой, чтобы выполнялось следующее условие на промышленной (f = 50Гц) частоте

.

Отсюда

Коэффициент сглаживания

С учетом коэффициента сглаживания

Рассчитаем емкость конденсатора СФ фильтра.

а) Нагрузка фильтра

 

б) Вспомогательный коэффициент соотношений сопротивлений

Полученное значение КФ принадлежит рекомендованному диапазону значений.

в) Емкость конденсатора СФ фильтра вычислим по формуле (35)

Примем стандартное значение емкости конденсатора

СФ = 40 мкФ.

 

 

3.2.2.7 Параметры каскада.

Используя эквивалентную схему усилительного каскада с общим эмиттером (рис.3), вычислим следующие основные параметры усилительного каскада: RВХ, KI, KU, KP, RВЫХ.

Формулы, по которым производятся вычисления приводятся в ниже приводимых иллюстрирующих примерах.

а) Входное сопротивление каскада вычислено в пункте 3.2.2.3.

RВХ = 613 Ом.

б) Коэффициент усиления по току.

Обычно у резистивных каскадов с ОЭ выполняется условие

КI ≥ 0,8h21Э.

Это условие действительно выполняется при точном следующем расчете

в) Коэффициент усиления по напряжению.

Для биполярных транзисторов должно выполняться неравенство

h11>>RHhЭ ,

где hЭ = h11Э h22Э – h21Э h12Э.

В этом случае коэффициент усиления по напряжению

Знак минус указывает, что фаза выходного напряжения относительно входного напряжения отличается на 180 градусов. В расчетах знак минус не учитывается.

г) Коэффициент мощности.

Kp = KI KU = 28,5 × = 8338,5

д) Выходное сопротивление каскада