Проектирование дифференциального усилителя
1. Расчёт требуемых характеристик источника питания
Предварительно
выберем транзистор
по
,
так, чтобы его
максимальное
значение превышало
примерно
в два раза, т.е.
9.2 мА. Тогда выберем
полевой транзистор
с изолированным
затвором и
каналом n-типа
2П902А.
Параметры транзистора:
По графику
определим
крутизну транзистора
при
Примем
и найдём
,
зная
и
:
По ряду
Е24 выберем 130 Ом
Ток на
будет
складываться
из токов
и
Напряжение питания можно взять немного больше необходимого.
2. Расчёт и выбор всех элементов схемы (номиналов и мощностей)
Для определения сопротивлений делителей, найдём напряжение на затворе.
Как видно
из графика,
примерно равно
Тогда:
Основное
падение напряжения
будет на
.
Входное сопротивление
каскада в основном
будет определяться
значениями
резистора
.
Пусть
>
,
выберем
=0.82
МОм. Рассчитаем
ток делителя
по формуле:
Т.к. через
первый делитель
протекает тот
же ток что и на
втором, рассчитаем
Из стандартного ряда E24 выберем 2.2МОм
Считаем входное сопротивление каскада по формуле:
что соответствует
условию задания
3. Расчёт и выбор всех элементов схемы (номиналов и мощностей)
Расчёт конденсаторов.
Из условия,
что сопротивление
конденсатора
на нижней частоте
усиления каскада
много меньше
входного
сопротивления
каскада, т.е.
,
примем
:
В качестве конденсатора выберем электролитический конденсатор К53–4А с номинальной ёмкостью 10 мкФ и напряжением 20В.
Расчёт резисторов
Определение мощностей:
Выбор резисторов:
Резисторы необходимо выбрать из расчёта того, что их мощность должна быть больше рассчитанной.
(
,
,
,
,
)
< 0,125 Вт
Следовательно, выбираем все резисторы C2–33–0.125 с номинальной мощностью 0,125 Вт
3) Выбор транзисторов:
Рассчитаем
:
Так как
для транзистора
2П902А
и
,
он подходит.
4. Расчёт КПД схемы при синусоидальном входном сигнале
:
Дано:
синусоидальный
входной сигнал
Сначала найдём ток и напряжение нагрузки на выходе.
Найдём полезную мощность:
Найдём потребляемую мощность:
КПД:
5. Расчёт смещения нуля на выходе системы
Напряжение
смещения зависит
от тока и сопротивления,
с учётом стандартного
ряда. Резисторы
и
выбирали по
ряду Е24, следовательно
нужно учитывать
погрешность,
равную
Рассчитаем
смещение на
резисторах
и
при
максимальной
погрешности
обоих резисторов:
Рассчитаем
смещение на
резисторах
и
при
максимальной
погрешности
обоих резисторов
(для ряда Е24 это):
Таким
образом
