Расчет параметров, обеспечивающих режим работы транзистора по постоянному току

- Для схемы рис.1 выбирают R_б = 8 (r_б + r_э (1 + В)) » 8 h_11э.

- Из (5) получим . Тогда .

- Определяем напряжение источника питания усилителя E_К = 2 + R_э. Округляем полученное значение напряжения до стандартного из ряда {5; 6,3; 9; 12; 15; 18; 24}. Не забудьте скорректировать значение после выбора напряжения.

- Определяем сопротивление в цепи коллектора R_К = / .

- Определяем напряжение на базе = R_Э + 0,6 В.

- Расчет делителя в цепи базы. Определяем напряжение холостого хода делителя . Величина сопротивлений вычисляется по известным выражениям: , .

Величина тока делителя должна удовлетворять условию . Если это условие не выполняется, то выбирают меньшее значение R_б и повторяют расчет параметров R_Э, E_К, R1 и R2.

Полученные значения сопротивлений округляют до ближайших стандартных значений. (Приложение 2)

После расчета параметров, обеспечивающих режим транзистора по постоянному току, необходимо проверить полученное значение коэффициента усиления

, (7)

где , т.е. параллельное соединение сопротивлений R_К и R_Н,

R_ВХ – входное сопротивление усилителя, R_вх = R_б // R_вхт, R_вхт » r_б + r_э (1 + В).

Если полученное значение К₀ меньше заданного, то следует внести изменения в схему усилителя.

1. Если полученное значение меньше заданного на 10 - 15%, то можно увеличить значение R_К, но при этом придется увеличить Е_К, что нежелательно.

2. Выбрать транзистор с большим значением h_21э = В.

3. Если R_н < R_к, то можно включить эмиттерный повторитель на выходе усилителя (рис. 2). В этом случае нагрузкой первого каскада усилителя будет входное сопротивление эмиттерного повторителя

R_вхэп = R_эн (1 + В), (8)

При расчете усилителя с эмиттерным повторителем на выходе ток коллектора в рабочей точке транзистора VT1 выбирается в пределах 1 – 2 мА.

Сопротивление R_Э2 = U_Э2 / I_Э2, U_Э2 » U_К1 – 0,6 В. Значение I_Э можно принять равным току коллектора транзистора VT1, определенному по выражению (6). Коэффициент усиления эмиттерного повторителя

(9)

Тогда общий коэффициент усиления каскада будет равен К = К_ус К_эп. Здесь К_ус определяется по выражению (7). Нагрузкой первого каскада является входное сопротивление эмиттерного повторителя (8).

4. Если сопротивление источника сигнала R_с ³ 0,5 R_вх, то можно включить эмиттерный повторитель на входе усилителя, как показано на рис.3.

В этом случае коэффициент усиления возрастет примерно в раз. Здесь R_вхус – входное сопротивление усилителя, – выходное сопротивление эмиттерного повторителя.

Для усилителя оно будет являться сопротивлением источника сигнала.

Ток коллектора эмиттерного повторителя может быть выбран равным 1мА. Напряжение на эмиттере U_Э1 = Е_К / 2, напряжение на базе
U_б1 = U_Э1 + 0,6 В. Ток базы I_б1 = I_э1 / (В + 1). При расчете делителя R1, R2 ток делителя принимается равным (4 ¸ 6) I_б1. Сопротивление R_Э1 = U_Э1 / I_Э1. Транзистор VT1 применить того же типа, что и транзистор усилителя.

Если принять U_э1 равным значению , полученному при расчете усилителя, то можно будет непосредственно связать базу транзистора VT2 с эмиттером VT1 исключив из схемы делитель R_б3, R_б4 и емкость С2

5. Возможно одновременное включение эмиттерных повторителей на входе и выходе усилителя.

Если предлагаемые в пунктах 1 – 5 меры не позволяют получить требуемый коэффициент усиления, то необходим двухкаскадный усилитель с коэффициентами усиления каскадов К₁ и К₂. Тогда общий коэффициент усиления составит К = К₁ К₂. Рекомендуется выбрать К₁ > К₂.

Если коэффициент усиления существенно больше необходимого (в 1,5 и
более раз), то следует уменьшить его. Для этого можно использовать следующие мероприятия.

1. Выбрать транзистор с меньшим значением h₂₁ = В.

2. Уменьшить значение R_К. Но при этом придется увеличить ток коллектора, что нежелательно.

3. Включить делитель напряжения на входе усилителя или между каскадами, что также нежелательно.

4. Ввести в схему отрицательную обратную связь (ООС). Для этого сопротивление R_э следует разделить на два (R_э' и R_э'') и шунтировать емкостью только резистор R_э'' > R_э'.