2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1. Расчёт схемы эмиттерного повторителя в канале изображения
Для подключения полосового фильтра к микросхеме цифрового полосового фильтра, необходимо поставить буферный каскад. В качестве такого буферного каскада можно использовать эмиттерный повторитель на биполярном транзисторе. Произведём расчет этой схемы, рис 2.1.
Исходными данными для расчёта являются:
- ток отдаваемый в нагрузку, Iн = 1 мА;
- напряжения в нагрузке Uн = 2 В;
- напряжение питания Uпит = 5 В;
- частотный диапазон входного сигнала fсиг (0,1Гц 6,5 МГц);
- допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB.
Выбор транзистора производим исходя из заданной максимальной частоты сигнала. Выберем транзистор КТ3172А. [9] Это транзистор кремниевый эпитаксильно-планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный для применения в бытовой видеотехнике.
Справочные данные:
- статический коэффициент передачи тока 40;
- входное сопротивление транзистора 727 Ом:
- граничная частота 300 МГц;
- максимальный ток коллектора 20 мА;
- максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В.
Рис 2.1. Схема эмиттерного повторителя в канале изображения.
Расчёт постоянной составляющей тока эмиттера.
, (2,1)
где IЭ0 постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
IН ток в нагрузке, мА;
КЗ коэффициент запаса = 1,7.
Расчёт статического коэффициента передачи тока в схеме с общей базой.
, (2,2)
где h21Б статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой;
h21Э статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером.
3. Расчёт постоянной составляющей тока коллектора.
, (2,3)
где IК0 - постоянная составляющая тока коллектора, мА;
IЭ0 постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
h21Б статический коэффициент передачи тока в схеме с общей базой.
проверяем условие IК0< IДОП. Условие выполняется.
Расчёт постоянной составляющей коллекторного напряжения.
, (2,4)
где UКЭМИН остаточное напряжение на коллекторе, 0,51 В;
Uн - напряжение в нагрузке, В.
проверяем условие UК0< UДОП. Условие выполняется.
5. Расчёт резистора RЭ
, (2,6)
где RЭ сопротивление резистора RЭ, Ом;
Uпит - напряжение питания, В;
IЭ0 постоянная составляющая тока эмиттера, мА;
UК0 - постоянная составляющая коллекторного напряжения, В.
6. Расчет резистора в цепи базы.
, (2,7)
где RБ сопротивление резистора RБ, Ом;
RЭ сопротивление резистора RЭ, Ом;
h21Э статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером.
7. Расчёт крутизны вольтамперной характеристики транзистора.
, (2,8)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
h21Э статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
h11 - входное сопротивление транзистора, Ом.
8. Расчёт коэффициента усиления каскада.
, (2,9)
где S - крутизна вольтамперной характеристики транзистора, А/В;
RЭ сопротивление резистора RЭ, Ом.
9. Расчёт конденсатора С1.
, (2,10)
где МН - допустимый уровень частотных искажений;
fН нижняя граничная частота, Гц;
RЭ сопротивление резистора RЭ, Ом.
2.2. Расчет схемы усилительного каскада в канале звука стандарта
NICAM
Исходные данные для расчёта:
- напряжение питания UПИТ = 5 В;
максимальный выходной ток = 10 мА.;
- допустимый уровень частотных искажений Мн = 1.1 dB;
- частота усиливаемого сигнала = 6.5 МГЦ.
Выбор транзистора производим исходя заданных исходных данных. Выберем транзистор КТ3172А.[9] Это транзистор кремниевый эпитаксильно-планарный, структуры n-p-n усилительный. Предназначенный для применения в бытовой видеотехнике.
Справочные данные для данного транзистора:
- статический коэффициент передачи тока 40;
- входное сопротивление транзистора 727 Ом:
- граничная частота 300 МГц;
- максимальный ток коллектора 20 мА;
- максимальное напряжение коллектор-эмиттер 20 В;
- ёмкость коллекторного перехода 3,4 10-12 Ф.
Кроме того по входным и выходным характеристикам транзистора определяем положение рабочей точки при работе транзистора в режиме А.
Получаем:
- ток покоя транзистора IK0 = 4 мА, при UКЭ0 = 1,8 В;
- напряжение смещения на базе UБ0 = 0,84 В при IБ0 = 30 мкА.
Принципиальная схема каскада показана на рис 2.2.
Расчёт падения напряжения на резисторе RЭ.
, (2,11)
где URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В;
UПИТ - напряжение питания.
2. Расчёт резистора RЭ
, (2,12)
где RЭ сопротивление резистора RЭ, Ом;
URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В;
IK0 - ток покоя транзистора, А.
3. Расчёт резистора RК
, (2,13)
где RК сопротивление резистора в цепи коллектора, Ом;
URЭ - падение напряжения на резисторе RЭ, В;
UПИТ - напряжение питания, В;
IK0 - ток покоя транзистора, А;
UK0 - напряжение покоя транзистора, В.
Рис 2.2. Принципиальная схема усилительного каскада.
Расчет сопротивлений делителя, R1, R2.
, (2,14)
где UПИТ - напряжение питания, В;
IБ0 - ток покоя в базе транзистора, А