1) Строим нагрузочную прямую по постоянному току:
а) Iк = 0, Uкэ = Ек = 42 В
б) Uкэ = 0, 42 / 3476 = 11 мА;
2) Строим нагрузочную прямую по переменному току:
а) ;
б) IK=0
Рисунок 16 - Выходные характеристики транзистора КТ-601А.
Затем переносим точки на входную характеристику:
,
,
,
Рисунок 17 - Входная характеристика транзистора КТ-601А.
Для этих токов находим соответствующие напряжения Uбэ:
,
,
,
Выбрав необходимый режим работы транзистора, то есть исходное положение рабочей точки на нагрузочной прямой и определив по характеристикам ток и напряжение смещения базы, необходимо обеспечить во входной цепи транзистора это напряжение смещения. Простейший способ обеспечить это смещение - включить в цепь базы транзистора источник напряжения Uбэ0.
Iд >>Iб; Iд =(3.. 5)Iб = 4Iб0 = 4*118 = 472 мкА;
Разработка и расчет промежуточного каскада
Данный каскад будет построен на операционном усилителе. Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока, имеющий высокий коэффициент усиления порядка несколько сотен единиц.
В данном каскаде применяем масштабирующий операционный усилитель с инвертируемым сигналом.
Рисунок 18 - Принципиальная схема промежуточного каскада.
Основной функцией этого усилителя умножение входного сигнала на постоянный коэффициент. В данной схеме операционный усилитель охвачен отрицательной параллельной обратной связью по напряжению.
Выбор операционного усилителя
Основные параметры операционного усилителя:
1) КU - коэффициент усиления по постоянному току, чем больше коэффициент, тем ближе операционный усилитель к идеальному.
2) Rвх – входное сопротивление;
3) Rвых – выходное сопротивление;
4) - напряжение питания,
- около 5%;
5) Uвыхm – максимальная амплитуда выходного сигнала 80 %Еп
6) R н,min (1…2) кОм
7) I н,max = (5…10) мА
8) fв – верхняя граничная частота;
10) есм – напряжение смещения нуля;
11) Iвх1, Iвх2
Выберем операционный усилитель К140УД6, у которого
Uсм= 10 мВ, Iвх= 30 нА, ΔIвх= 10 нА, Uп= (5-17)В, Iпот= 4 мА, Rвх=1МОм, кос.сф.=70 Дб, Rн,min=1кОм.
Расчет масштабирующего усилителя с инвертированием сигнала
При анализе усилительных свойств схемы на операционном усилителе будем считать, что
;
так как , откуда получим
Также ,
из предыдущего каскада имеем Uвых = 0,04 В, а Uвх = 5 мВ, откуда
Теперь рассчитаем R1 и R2:
Зададимся произвольным значением R2 при условии R2>>Rнmin,
Так как Rнmin = 1 кОм, откуда
С другой стороны
>>I0
,
>>103 I0
Пусть I0 = 0,001 мкА, тогда >> 1 мкА, следовательно
=10 мкА
,
R2<< Rвх, Rвх= 1МОм
, так как к0→∞, то
Разработка и расчет входного каскада
Данный каскад также будет построен на операционном усилителе. Только в отличие от предыдущего каскада мы выбираем масштабирующий усилитель без инвертирующего сигнала. Это каскад согласовывает высокое входное сопротивление сигнала с каскадом, обладающим более меньшим входным сопротивлением.
Операционный усилитель охвачен отрицательной последовательной обратной связью по напряжению.
Рисунок 19 - Принципиальная схема входного каскада.