Усилительный каскад можно представить активным четырехполюсником так, как это делалось для транзистора (рис. 1). Основу расчетов усилительного каскада составляют вычисления следующих динамических параметров:
1) входное сопротивление
(4)
2) выходное сопротивление
(5)
З) коэффициент усиления по напряжению
КU=U2/U1 (6)
4) коэффициент усиления по току
KI = I2/I1 (7)
5) коэффициент усиления по мощности
KP=Pвых/Pвх =U2I2/U1I1 = КU KI (8)
Для расчета основных параметров усилительного каскада можно применить графический либо аналитический метод.
Суть графического метода расчетов заключается в том, что по известным из справочников входным и выходным статистическим характеристикам для конкретного типа транзистора строят его динамические входные и выходные характеристики. Затем определяют в соответствии с классом усилительного каскада положение рабочей точки на всех эти характеристиках. Далее по заданной амплитуде входного сигнала графически определяют амплитудные значения напряжений токов на входе и выходе усилителя. И, наконец, определяют основные параметры по формулам (4) ÷ (8) для уже определенных амплитудных значений.
|
|
Суть аналитического метода расчетов заключается в следующем.
1) Изображают усилительный каскад эквивалентной схемой с h -параметрами (рис. 4).
2) Приводимые ниже формулы расчетов для динамических параметров транзисторного каскада усиления справедливы в диапазоне частот 100 ÷ 10000 Гц. На более высоких частотах используемые ниже соотношения требуют уточнений. Если используется высокочастотные h -параметры, то приводимые ниже формулы уточнений не требуют. Входное сопротивление зависит от сопротивления нагрузки, а выходное - от сопротивления источника сигнала. Это обстоятельство отражено формулами (11) и (14) и его следует учитывать при сопряжении усилительных каскадов с элементами электрической цепи.
З) Вычисляют вспомогательный параметр как для заданной схемы включения, так и для других схем.
(9)
4) Проверить характер нагрузки (низкоомная или высокоомная) по следующим соотношениям.
- низкоомная нагрузка (10)
в других случаях – высокоомная
5) Если условия (10) не выполняются, то есть нагрузка высокоомная, то расчеты производятся по пункту 11, а если выполняются – по пунктам 6 – 10.
6) Вычисляют входное сопротивление каскада
(11)
|
|
7) Вычисляют коэффициент усиления по току.
KI=I2/I1=h21(1+h22Rн) (12)
8) Вычисляют коэффициент усиления по напряжению
(13)
9) Вычисляют выходное сопротивление каскада.
(14)
10) Вычисляют коэффициент усиления мощности
(15)
11) Вычисления для высокоомной нагрузки проводятся по тем же основным формулам (11) ÷(14), но упрощенным в виде:
для схемы включения ОЭ и ОБ при Ru>>h11
(16)
(17)
KI=h21 (18)
(19)
KP=KUKI (20)
Постановка задания
Для выданного варианта задания по исходным данным (табл. 2) рассчитать динамические параметры транзисторного каскада усиления, последовательно выполнив следующие задания.
3.1. Начертить изображение транзистора в виде четырехполюсника (рис.1).
3.2. Начертить схемы включения транзистора (рис.2).
3.3. По физическим или h -параметрам заданной схемы включения транзистора вычислить параметры других схем включения.
3.4. Начертить эквивалентную схему усилительного каскада с h -параметрами (рис. 4).
3.5. Вычислить динамические параметры усилительных каскадов, собранных на маломощном транзисторе, который включается по одной из схем: ОБ, ОЭ и ОК.
3.6. Вычислить недостающие физические или h -параметры по формулам табл. 1.
3.7. Результаты расчетов оформить таблицей (см. табл. З).
3.8. Сделать сравнительные выводы по полученным результатам исследований для разных схем включения транзистора.