2. Расчет входного каскада

Входная характеристика транзистора

Для расета входного каскада был выбран малошумящий транзистор, такой как КТ312А

По измерениям в ElectronicWorkBench получили значения напряжения база-эмиттер и коллектор-эмиттер:

Напряжение база-эмиттер

Вектор, содержащий в себе коэффициенты кубического сплайна:

Далее производим аппроксимацию функции:

В результате получаем входную характеристику транзистора КТ312А.

Рис. 2.1 Входная ВАХ характеристика транзистора KT312A

б) Выходные характеристики транзистора

Алгоритм действий аналогичен п. а):

Напряжение коллектор-эмиттер

Ток базы

Рис. 2.2 Выходная ВАХ транзистора KT312A

Для того что определить токи и напряжения в ветвях решим систему уравнений, составленных по II закону Кирхгофа:

Данную систему уравнений можно решить методом Ньютона. Зададим произвольные начальные значения:

Сопротивления найдем путем сравнения экспериментальных данных которые мы получили в ходе вычисления. Для этого каскада они следующие:

При таких сопротивлениях решение будет выглядеть следующим образом:

Find (U_бэ,U_кэ)

Видно, что полученные напряжения близки к начальным, а разница между экспериментальными токами и токами которые мы получили с помощью вычислений составляет не более 5%, откуда можно сделать вывод, что математическая модель достаточно точно описывает выбранный транзистор.

При расчете усилительных схем транзистор, как правило, заменяют его эквивалентной схемой, параметры которой получают путем линеаризации вольтамперных характеристик в заданной рабочей точке. Поскольку точную линеаризацию можно получить только в ограниченной области изменений напряжений и токов, то рассчитанные таким образом параметры называют малосигнальными. При определении параметров транзистора он рассматривается как некоторый четырехполюсник.

Рис. 2.3 Транзистор как четырехполюсник

Для того чтобы найти собственные характеристики транзистора найдем h параметры. Для начала необходимо задать рабочую точку на первом линейном участке выходной ВАХ: Ib=50 мкА, Ik=475 мкА, Uke=0.25 В, Ube=0.6 В.

Находим h-параметры:

Параметр h21 характеризует усиление транзистора по переменному току. Далее найдем собственные сопротивления областей транзистора (Ом):

Зная эти величины можно рассчитать величину шумового тока, а также отношение сигнал-шум на входе транзистора:

Где E и Rg - параметры генератора. Воздействие шумов на работу входного каскада минимально и им можно пренебречь. Однако источник питания может оказывать воздействие на работу генератора через цепь обратной связи. В этом случае на выходе схемы мы не получим исходного сигнала. Для устранения этого эффекта на вход схемы поставим разделительный конденсатор. Рассчитав глубину обратной связи, можно получить его оптимальную емкость:

Таким образом, конденсатор емкостью 4,3 мкФ на входе будет полностью убирать искажения, вызванные обратной связью.

Нелинейность амплитудно-частотной характеристики транзистора может привести к сильному искажению сигнала на выходе каскада. Построим АЧХ входного каскада с помощью EWB и сплайновой аппроксимации в пакете MathCAD:

Рис. 2.4 Амплитудно-частотная характеристика входного каскада