1.4.1. Для схемы, изображенной на рис.1, определяем
RБ = 8·[rБ + rЭ · (1+ β)] ≈ 8 · h11 Э = 8 · *,**· 10n = *,**· 10n [Ом],
1.4.2. Определяем сопротивление в цепи эмиттера
RЭ = RБ·(β – S) ∕ β·S = *** ***= *,**· 10n [Ом],
выбираем номинал сопротивления резистора из стандартного ряда (приложение 2):
RЭ = *,**[кОм].
1.4.3. Определяем напряжение источника питания усилителя
ЕК = 2·UКЭО + IЭО ·RЭ = *** ***= *,** [В].
Округляем полученное значение до стандартного из ряда (5,0; 6,0; 9,0; 12,0; 15,0; 18,0; 24,0; 30,0):
ЕК = *,** [В].
Исходя из этого, корректируем значение н апряжения между коллектором и эмиттером в рабочей точке: UКЭО = (ЕК – IЭО ·RЭ) ∕ 2 = *** ***= *,** [В]
1.4.4. Определяем сопротивление в цепи коллектора:
RК = UКЭО ∕ IКО = *** ***= *,**· 10n [Ом],
выбираем номинал сопротивления резистора из стандартного ряда (приложение 2):
RК = *,** [кОм].
1.4.5. Определяем напряжение на базе транзистора:
UБО = IЭО·RЭ + UБЭО = (IКО + IБО)·RЭ + UБЭО = *** ***= *,** [В],
где, UБЭО – напряжение на эмиттерном переходе в рабочей точке,
принимается для: (Ge) германиевых UБЭО = 0,2 – 0,3 [В];
(Si) кремниевых UБЭО = 0,3 – 0,5 [В].
1.4.6. Рассчитываем делитель в цепи базы.
Напряжение холостого хода делителя: UД ХХ = UБО + IБО·RБ = *** ***= *,** [В].
Вычисляем величины сопротивлений делителяям:
R1 = EК·RБ ∕ UД ХХ = *** ***= *,**· 10n [Ом],
выбираем номинал сопротивления резистора из стандартного ряда (приложение 2):
R1 = *,** [кОм];
R2 = R1·RБ ∕ (R1 – RБ) = *** ***= *,**· 10n [Ом],
выбираем номинал сопротивления резистора из стандартного ряда (приложение 2):
R2 = *,** [кОм];
Вычисляем ток делителя: IД = EК ∕ (R1 + R2) = *** ***= *,**· 10n [А],
Величина тока делителя должна удовлетворять условию: IД > 4·IБО,
Проверяем: *,**· 10n > *,**· 10n.
Если это условие не выполняется, то выбирают меньшее значение RБ и повторяют расчет параметров RЭ, ЕК, R1 и R2.
|
1.4.6. После расчета параметров, обеспечивающих режим транзистора по постоянному току, необходимо проверить полученное значение коэффициента усиления:
КО = RВХ· h21 Э·RКН ∕ [h11 Э ·(RС + RВХ)] = *** ***= *,** (6)
где, RКН = RК·RН ∕ (RК+RН) = *** ***= *,**·10n [Ом];
R ВХ – входное сопротивление усилителя:
RВХ = RБ · h11 Э ∕ (RБ +h11 Э) rБ + rЭ·(1 + β) = *** ***= *,**·10n [Ом].
Если полученное значение КО меньше (А) или больше (В) заданного, то следует внести изменения в усилитель.
Выбрать вариант изменений!
А. Для увеличения коэффициента усиления:
1.Если полученное значение меньше заданного на 10 – 15 %, то можно увеличить значение RК, но при этом придется увеличить ЕК, что нежелательно
2.Выбрать транзистор с большим значением h21 Э.
3.Если полученное значение меньше заданного на 30 – 70 %, необходим дополнительный каскад усиления (аналог изображенного на Рис. 1).
4.Если RН < RК, то можно включить эмиттерный повторитель на выходе усилителя (рис.2).
В этом случае нагрузкой усилителя будет большое входное сопротивление эмиттерного повторителя:
Rвх эп = Rэн·(1 + β) = *** ***= *,**· 10n [Ом];
где, RЭН = RЭ2·RН ∕ (R Э2 + RН).
Ток коллектора эмиттерного повторителя определяют аналогично усилителю:
__
IКО ЭП = 1,5 ·IНМ + 0,4 ·10 - 3 = 1,5·√2 ·UН ∕ RН + 0,4·10 - 3 = *** ***= *,**· 10n [А];
Сопротивление R Э2 = U Э2 О ∕ I Э2 О = *** *** = *,**· 10n [Ом];
где, U Э2 О = U К1– UБЭО = *** ***= *,** [В].
Значение IЭ можно принять равным IКО ЭП.
Коэффициент усиления эмиттерного повторителя:
Кэп = (1 + h21 Э)·R ЭН ∕ [h11 Э + (1 + h21 Э)·R ЭН ] = *** ***= *,** (7)
Тогда общий коэффициент усиления будет равен: К = КУС· Кэп = *** ***= *,**.
|
В данном случае КУС определяется по выражению (6).
Рис. 2. Усилитель с эмиттерным повторителем
5. Если сопротивление источника сигнала Rс 0,5·Rвх, то можно включить эмиттерный повторитель на входе усилителя, как показано на рис.3.
В этом случае коэффициент усиления возрастет примерно
в 0,9·[(Rс+ Rвх ус) ∕ (Rвых эп + Rвх ус)] раз,
где, Rвх ус – выходное сопротивление эмиттерного повторителя;
Rвых эп = (Rс+ rБ) ∕ (1 + β) + rэ – выходное сопротивление эмиттерного повторителя.
Рис. 3. Включение эмиттерного повторителя на входе усилителя
Ток коллектора эмиттерного повторителя может быть выбран равным 1мА:
IКО =1,0 ·10-3 [А].
Напряжение на эмиттере VT1: UЭ1 О = ЕК ∕ 2 = *** ***= *,** [В].
Напряжение на базе: UБ1 О = UЭ1 О + UБЭ О [В] = *** ***= *,** [В],
где, UБЭ О – выбирается аналогично п.1.4.5.
Ток базы: IБ1 О = UБ1 О ∕ RБ1 = IЭО ∕ β+1 = *** ***= *,**·10n [А].
При расчете делителя R1- R2, ток делителя принимается: Iд = (4 6)·IБО.
Сопротивление в цепи эмиттера рассчитывается: RЭ1 = UЭ1 О ∕ I Э1 О
Если предлагаемые в п.А меры не позволяют получить требуемый коэффициент усиления, то необходим двухкаскадный усилитель с коэффициентами усиления каскадов К1 и К2. Тогда общий коэффициент усиления: К = К1 ·К2. Рекомендуется К1 > К2.
В. Для уменьшения коэффициента усиления:
1. Выбрать транзистор с меньшим h21.
2. Уменьшить значение RК. Но при этом придется увеличить ток коллектора, что нежелательно.
3. Включить делитель напряжения на входе усилителя или между каскадами.