Розрахунок стабілізуючих кіл

З практики відомо, що нестабільність коефіцієнта підсилення К на каскад при нестабільності струму спокою в межах 10 % складає приблизно 15%. Доцільно в кожний каскад ввести місцеве коло НЗЗ по змінному струму і зменшити нестабільність коефіцієнта підсилення до К =3-5%. Таким чином, вихідний каскад повинен бути охоплений колом НЗЗ глибиною

. (24)

Оберемо К =3%= 0,03, та з табл. 1 візьмемо для свого варіанту К_F=5%= 0,045. Отримаємо:

.

Зворотній зв'язок в каскаді – комбінований: по струму та напрузі і послідовний за виходом. При зміні навантаження параметри каскаду не повинні змінюватись. З метою збереження постійних характеристик каскаду необхідно виконати умову:

. (25)

Тоді коефіцієнт передачі петлі НЗЗ по струму та опору резистораR_еF розраховується по формулам:

(26)

Ом. (27)

Причому активний опір обмотки L₅ повинен бути значно менше R_eF, тобто . Задамо Ом.

Коефіцієнт трансформації по відношенню до обмотки, з якої знімається напруга ЗЗ, приймається рівним:

, (28)

де W₄ та W₅ – кількість витків відповідних обмоток трансформатора.

Індуктивний опір обмотки W₅ дуже малий у порівнянні з R_eF, і з ним можна не рахуватися.

Спільний коефіцієнт передачі кіл НЗЗ оконечного каскаду та його коефіцієнт підсилення К_F3 , будуть рівні:

(29)

Тоді, припустивши зменшення амплітуди сигналу ЗЗ в коректуючих колах на 20%, коефіцієнт передачі кола спільного НЗЗ можна прийняти рівним:

. (30)

Стабілізація струму спокою здійснюється високоефективними схемами емітерної стабілізації, для чого необхідно забезпечити значне падіння напруги на резисторах в колі емітерів. Падіння напруги на резисторах в колі емітера задається в межах 1,5 – 2 В. Тоді величина напруги живлення підсилювача складе

. (31)

Для розрахункових даних = 6 В, А,= 2 В Ом маємо:

В.

Опір резистора R_e розраховується за формулою:

Ом. (32)

Для розрахунку опорів резисторів базового дільника зручно скористатися наступними формулами:

(33)

де =2 – 4 – чутливість зміни струму колектора при зміні оберненого струму колектора. Зі зменшенням цього коефіцієнта зростає стабільність струму та знижується коефіцієнт підсилення.

Оберемо =3, тоді:

Ом

Ом.

З урахуванням двох послідовних по входу кола НЗЗ для отримання заданої потужності в навантаженні на вхід вихідного каскаду необхідно подати сигнал U_вхF3:

(34)

З урахуванням ЗЗ реальний коефіцієнт гармонік буде:

. (35)

Заданий на підсилювач коефіцієнт гармонік обраховується за формулою:

. (36)

Глибина спільного НЗЗ F₀ буде рівною:

. (37)

Розрахунок каскаду попереднього підсилення

Оскільки параметри другого каскаду відомі, то його вхідне коло буде споживати струм з амплітудою І_вх2:

(38)

- дані з таблиці 2 (Ом).

Маємо:

10^-3 А= 20,3 мкА.

Вихідні дані для розрахунку першого каскаду (рис. 11) отримані. Тепер необхідно вибрати режим роботи транзистора і розрахувати параметри елементів принципової схеми. Напругу спокою вибирають близькою до напруги, при якій знімалися паспортні дані транзистора. Майже для всіх транзисторів при максимально допустимій потужності розсіювання 50...500 мВт U_К= 5 В.

Струм спокою вибирається значно більшим, ніж струм, споживаний вхідним колом наступного каскаду:

. (39)

Оберемо А.

Потрібно мати на увазі, що І_К для германієвих транзисторів не повинен бути менше 3...4 мА, а для кремнієвих менше 4...5 мА. Тому задамо .

Досить ефективна стабілізація струму спокою каскаду забезпечується, якщо прийняти величину спадання напруги на резисторах у колі емітера

(40)

При обраному В маємо В.

Опір резистора R_К1, опір навантаження колектора R_K~ і коефіцієнт підсилення розраховуються відповідно по формулах (27), (28), (29).

; (41)

; (42)

, (43)

де h_11Е - вхідний опір транзистора (для КТ315Б h_11Е=750 Ом).

Звідси

Ом,

Ом,

,

де ,(дані транзистора КТ315Б).

Задана нестабільність коефіцієнту підсилення на каскад забезпечується при обхваті його колом НЗЗ глибиною:

,

а незмінність вхідного опору забезпечується при рівності величини глибини НЗЗ по напрузі та по струму, так як одна з них вводиться по входу паралельно, а інша послідовно:

. (44)

Як ми вже знайшли попередньо :

.

.

Коефіцієнти передачі ланцюга НЗЗ і R_е розраховуються так само, як і у вихідному каскаді

, (45)

Ом,

Ом.

Для того, щоб не враховувати місцевий ЗЗ за рахунок протікання змінної складової струму емітера через обмотку зв’язку L3, необхідно по всій робочій смузі частот виконати умову де- повний опір обмоткиL3.

Припустимо:

Ом. (46)

Тоді для забезпечення рівноглибоких НЗЗ по струму та по напрузі за рахунок сигналу, який поступає із загальної петлі ЗЗ, коефіцієнт трансформації відносно обмотки зворотного зв’язку п_1F повинен дорівнювати:

(47)

де W₂ та W₃ – число витків відповідних обмоток.

З врахуванням місцевого НЗЗ коефіцієнт підсилення першого каскаду та його вхідний опір розраховуються за формулами:

(48)

(49)

де =35 Ом - опір бази транзистора;

=h_11E=750 Ом - опір емітера транзистора.

Маємо:

18,35,

Ом.

Активні опори обмоток вибираються рівними:

, (50)

де ρ – хвильовий опір кабелю, що підводиться;

η_Т – ККД трансформатора. Взагалі приймають η_Т =0,9.

Отже

Ом,

Ом.

Кабель, що підводиться буде навантажений на опір, рівний хвилевому, якщо коефіцієнт трансформації вхідного трансформатора буде рівний

. (51)

Резистори R_б1 і R_б2 розраховуються так само, як і у вихідному каскаді.