Файл: Проектирование усилителяфотоприёмника воспи.docx

Рис. 8. Эквивалентная схема усилительного каскада на V3, V4 по постоянному току
Табл.7 Результаты компьютерного анализа по постоянному току

	V3				V4
Токи и напряжения	UБ3	UЭ3	IД3	IЭ3	UЭ4	UК4	IК4
Единицы измерения	В	В	мА	мА	В	В	мА
Расчет предварительный	2.2	1.6	0.087	1.01	1	6	1.5
Результат компьютерного анализа	2.29	1.66	0.0849	0.988	1.04	5.88	1.54

Рис. 8.1. Результаты анализа по постоянному току

Вывод: Результаты компьютерного анализа и предварительных расчетов сошлись, так как расхождение предварительных результатов и результатов компьютерного анализа не превышает разрешённых 10%.
3.1.5.

---

Расчет по постоянному току в схеме на ОУ
Этот расчёт сводится к определению номинальных значений резисторов R12 и R13. С одной стороны, они должны обеспечить «среднюю точку» напряжения питания Е₀/2 на ОУ и потому R12 = R13, с другой стороны их параллельное соединение на переменном токе не должно сильно шунтировать нагрузку транзистора V4. Вследствие этого рекомендуется выбирать:

R12 = R13 = (5…20)*R10 = 15*2667 = 40 кОм.

По номинальному ряду получаем R12 = R13 = 39 кОм ± 10%

2. 1   2   3   4   5   6

---

Расчёт проектируемой схемы по сигналу

Прежде всего, следует рассчитать коэффициент межкаскадных потерь между каскадами на транзисторах V2 и V3. Эквивалентная схема по сигналу этой части схемы приведена на рис. 9. Здесь Ic является эквивалентом генератора тока ИТУН полевого транзистора V2.



Рис. 9. Эквивалентная схема для определения межкаскадных потерь
Сопротивление R5 характеризует внутренние потери генератора тока ИТУН на транзисторе V2. Резисторы R5, R7 и входное сопротивление h11 каскада на V3 являются нагрузкой каскада на V2. После упрощения схемы легко определить коэффициент межкаскадных потерь K_Iпо току – рис. 10.




Рис. 10. Эквивалентная схема для определения межкаскадных потерь по току
На рис. 10 R5 обозначен, как Rc, а параллельное включение сопротивлений R5, R7 и входного сопротивления h11_{_ОК} – как Rн. Для нахождения межкаскадных потерь по напряжению K_Uсхему на рис. 10 следует преобразовать, заменив управляемый генератор тока Ic на эквивалентный ему управляемый генератор напряжения Uc= Ic∗Rc– рис. 11.




Рис. 11. Эквивалентная схема для определения межкаскадных потерь по напряжению

Из схемы рис. 11 следует, что для уменьшения межкаскадных потерь по напряжению при заданном R_Cнеобходимо увеличивать Rн, т.е. уменьшать

---

базовый ток I_Б3.

Расчет схемы по сигналу также проведем при помощи программы FASTMEAN. Чтобы определить свойства усилителя по сигналу, необходимо составить эквивалентную схему усилителя для переменного тока.

Учитывая, что сопротивление источника питания Е0 переменному току равно нулю, на эквивалентной схеме его выводы можно замкнуть накоротко, а сам источник удалить. После этой операции верхние выводы резисторов R2, R3, R5, R7, R10 (рис.1) оказываются на переменном токе соединенными с общим проводом. Коллектор транзистора V3 также соединяется с общим проводом. Далее нужно элементы схемы V1, V2, V3, V4 и AD1 заменить их эквивалентными моделями на переменном токе.

Источником сигнала является фототок I_m1 диода V1 при попадании на него оптического излучения. Сопротивление фотодиода на переменном токе r_Д определяется касательной к вольтамперной характеристике в рабочей точке А.

Вследствие того, что приращение напряжения измеряется в вольтах, а приращение тока в долях микроампера, сопротивление фотодиода переменному току r_Д=∆u/∆i оказывается, значительно больше, чем сопротивление постоянному току R_Д, и r_Д достигает 80…100 МОм. Это дает право рассматривать источник сигнала как генератор тока.

Чрезвычайно большое сопротивление r_Д учитывать в эквивалентной схеме необходимости нет, остается учесть лишь ёмкость фотодиода С_Д (рис. 12, а). На рис. 12, б изображена эквивалентная схема фотодиода по переменному току с учетом его цепе питания.

а) б)

Рис. 12. а) Модель фотодиода на переменном токе б) эквивалентная схема входной

---

цепи
На эквивалентной схеме полевой транзистор заменяем активным четырехполюсником типа ИТУН—источник тока, управляемый напряжением (рис. 13, а). Это значит, что выходной ток (ток стока i_C) управляется входным

ёмкостей дается в справочниках по транзисторам. S –крутизна в точке покоя,

мА/В. Сопротивление перехода затвор-исток очень велико (раздел 3.1.2).

а) б)

Рис. 13. а) Эквивалентная модель полевого транзистора V2 (ИТУН) и б) биполярного транзистора V3 и V4 (ИТУТ) по сигналу.

1. Расчёт параметров эквивалентных моделей биполярных транзисторов по переменному сигналу

Биполярные транзисторы V3 и V4 заменяем каждый активным четырехполюсником типа ИТУТ – источник тока, управляемый током (рис.10, б). Здесь выходной ток i_К управляется током базы i_б, т.е.

i_к = -h₂₁*i_б.

В этой модели r_б’б - объёмное сопротивление базового слоя, Ом. Находим его из выражения

---