Усилитель систем автоматики (стр. 2 из 8)
где rб – справочный параметр, сопротивление базы транзистора.
1.3 Расчёт четвёртого (предоконечного) каскада
Предоконечный каскад выполним по схеме ОЭ. За основу возьмём инженерную методику расчёта взятую из книги.
Определим параметры по которым будем выбирать транзистор:
Где Umвых = 10,5 В – амплитуда напряжения сигнала на выходе каскада;
Imвых = 0,0121 А – амплитуда тока сигнала на выходе каскада;
Этим условиям соответствует транзистор КТ603А.
По входным и выходным характеристикам, построив нагрузочную характеристику, найдём из рабочей точки и приращений в них, следующие параметры:
Так как мы работаем на оконечный каскад, то его входные параметры будут являться параметрами нагрузки для данного каскада:
Для расчета элементов задания рабочей точки и термостабилизации выполним следующий порядок действий:
1. Зададимся допустимым изменением тока коллектора:
2. Определение сопротивления в цепи эмиттера:
Из стандартного ряда сопротивлений выберем Rэ=82 Ом.
По выходным характеристикам в точке пересечения нагрузочной прямой с осью Iк, ток равен:
, следовательно можно найти Rк по формуле: 
3. Зададимся изменением обратного тока коллектора:
4. Найдём коэффициент нестабильности:
5. Рассчитаем сопротивление делителя:
6. Зная сопротивление делителя рассчитаем сопротивления в цепи делителя:
Из стандартного ряда сопротивлений: R1=18 кОм и R2=22 кОм.
По совокупности входной и выходной характеристик можно построить сквозную переходную характеристику и по ней найти нелинейные искажения в каскаде. Для расчета воспользуемся графоаналитическим методом пяти ординат:
Где Kгf – коэффициент нелинейных искажений с учётом действия ООС.
Рассчитаем КПД данного каскада. Этот каскад и каскад УМ работают с большими сигналами, и КПД является важной для них характеристикой:
Как нетрудно заметить, каскад в режиме усиления класса А имеет КПД практически в два раза.
Приступим к расчету каскада на трёх частотных диапазонах (НЧ, ВЧ, СЧ), для каждого из них каскад будет иметь свою эквивалентную схему.
Расчёт на НЧ:
На низких частотах влияние оказывает разделительная ёмкость Ср и Сэ, их и рассчитаем исходя из допустимых частотных искажений на каскад. Разделим заданные искажения между двумя ёмкостями Ср и Сэ.
Зададимся частотными искажениями приходящимися на Ср:
Из номинального ряда ёмкостей выберем Ср=18 мкФ.
Тогда на ёмкость Сэ приходятся следующие частотные искажения:
И расчет будет выполняться по следующей формуле:
По ряду номиналов Сэ = 1500 мкФ, что является очень большим номиналом, для его уменьшения мы введём НЧ - коррекцию в одном из предыдущих каскадах и пересчитаем Сэ ещё раз позднее.
Для расчета входного сопротивления этого каскада выполним следующие действия:
Где Rдел был нами рассчитан ранее, а Rf рассчитаем чуть позднее.
Входная ёмкость каскада равна:
Амплитуды напряжения и тока на входе найдём по следующим формулам:
Расчёт на СЧ:
На средних частотах ёмкости не оказывают какого-либо значительного влияния. На данных частотах произведём расчет коэффициента усиления и влияния ООС:
Для получения требуемого коэффициента усиления введем ООС с фактором равным:
Рассчитаем RF – сопротивление эмиттера для обеспечения заданной ООС.
Так как Rэ для термостабилизации и для обеспечения заданной ООС различаются довольно значительно, воспользуемся следующим методом, зашунтируем ёмкостью Сэ следующую часть Rэ:
Именно её и будем шунтировать.
Расчёт на ВЧ:
На ВЧ начинает оказывать активное влияние ёмкость Сo, что приводит к спаду усиления до нуля.
Для обеспечения коэффициента частотных искажений
проводимость в цепи коллектора должна быть не менее: 
-эквивалентная ёмкость. 
- постоянная времени цепи, где rб – справочный параметр.fт – граничная частота транзистора (справочный параметр).
Так как наше Rк меньше полученного значения, следовательно удовлетворяет заданным частотным искажениям.
1.4 Расчёт третьего каскада
Третьим каскадом будет эмиттерный повторитель (каскад по схеме с ОК). Введение межкаскадного повторителя позволит последующим каскадам работать на высокоомную нагрузку (Rвх эмиттерного повторителя), а следовательно, и вводить в них НЧ – коррекцию, основным требованием для которой является высокоомность нагрузки каскада с коррекцией. Таким образом, введение одного маломощного каскада и двух элементов НЧ – коррекции позволит значительно понизить номиналы конденсаторов, отвечающих за искажение в области НЧ. Так как это зачастую электролитические конденсаторы большой ёмкости, её уменьшение ведёт к уменьшению габаритных размеров самого конденсатора.
Так как мы имеем дело с достаточно малыми по амплитуде сигналами (сотые-десятые доли от Еп), то можно воспользоваться другой методикой расчета, которая предъявляет меньшие требования к термостабилизации, так как даже при относительно больших изменениях положения рабочей точки, при малых сигналах, не приводит к захождению сигнала в область отсечки и/или насыщения.
Рассчитаем эмиттерный повторитель именно по этой методике.
Исходными данными, из расчётов последующих каскадов и выбранной рабочей точки, являются:
Транзистор КТ312А;
Расчет на СЧ:
Схема замещения каскада:
Коэффициент передачи эмиттерного повторителя по напряжения равен:
Мы приняли
, отсюда 
ОмНагрузочная по постоянному току строится так, чтобы размах сигнала уместился в линейной части ВАХ: