UВЫХМАКС UВЫХМАКС = UН
1. Рабочее напряжение выбирается (см. рис. …) из условия
,
где – запас напряжения, связанный с нелинейностью вольт-амперных выходных характеристик;
– запас напряжения, связанный с уходом рабочей точки из-за температуры и разброса параметров транзистора;
– амплитуда выходного напряжения, которая определяется из задания.
1. Локализация рабочей точки (Р.Т.):
а) пологий участок IK = f(UКЭ),
б) P < PКдоп,
в) IЭ = f(UбЭ) – на линейном участке,
г) I <IКМАКС, UK < UKМАКСдоп.
Максимально допустимые значения берутся из справочника по транзисторам.
2. Выбор (предварительный) величины UИП:
, т.к. k ≈ 1
UВЫХМАКС = UН (см. задание).
3. Определив область локализации Р.Т. и её примерные параметры IKП и UКЭП, через рабочую точку и UИП проводим статическую нагрузочную линию (прямую)
UКЭ = UИП – IK∙∙R=
4. Определяем по наклону этой прямой сумму(RК + RЭ) = R= (по постоянному току)
R= = (RК + RЭ) =
5. Как определить из этой суммы минимальную величину RК?
1) по наклону нагрузочной прямой для переменного тока (динамическая линия нагрузки)
(см. эквивалентную схему в h – параметрах для усилителя ОЭ).
Провести эту прямую через точку А так, чтобы на оси напряжений от величины UКЭП отложить отрезок больше величины UВЫХМАКС (иначе – искажения). Наклон динамической линии нагрузки (RК || RЭ) даёт R~.
2) Величину R~ можно определить и следующим образом:
.
6. Далее определяется RЭ
RЭ = R= – RК
7. Делитель R 1 – R 2 рассчитывается из условия термостабильности рабочей точки
Для кремниевых приборов можно изменением теплового тока коллекторного перехода пренебречь. Выражение упрощается (пренебрегаем членом ).
Принимаем: Rб = R 1|| R 2,
.
Из практики часто принимают
Кроме того ∆Iдоп можно определить из коллекторных характеристик: точка A смещается по статической нагрузочной линии при увеличении температуры вверх в точку A * (см. график).
Смотрим, чтобы размах UВЫХМАКС от проекции точки А` не попадал на границу области насыщения (иначе – искажения).
8. Температурные изменения ∆IК коллекторного тока можно определить следующим образом:
∆UЭб = – ξ∙∆Т, где ξ = 1…2 мВ/◦С,
∙∆Т – диапазон рабочих температур (задаётся в задании).
,
где γ 1 = 6,7 ,
γ 2 = 3,6 .
Можно использовать также следующие выражения
9. Из выражения для ∆IК получаем
, где Rб = R 1|| R 2.
β = β 0 – сред. по диап., ∆ β – разброс от β 0 до βmax.
Если величина Rб оказалась <0, то обеспечить термостабильность НЕ удалось.
Следует изменить положение рабочей точки А: надо сместить т. А вверх и вправо (IКП ↑ и UКЭП ↑).
10. Верхнее сопротивление делителя можно определить
Где Rб = R 1|| R 2.
(Для схемы с ОК – расчёт тот же при RК = 0).
11. Делитель R 1 – R 2 задаёт ток базы в т. A – ток IбП
.
При этом φб = φЭ + UбЭП, (это напряжение на резисторе R 2).
Iбп – находится из выходных (коллекторных характеристик).
Считаем, что при UКЭ ≠ 0 кривые сливаются.
.
(Формула является оценочной), берётся из формулы эквивалентного генератора, когда нет транзистора Iб = 0.
Следовательно, величины R 1 и R 2 можно точно определить из решения системы уравнений:
.
12. Практические величины RК ≈ 2/3 R =, RЭ ≈ 1/3 R =.
13. Расчёт параметров усилителей ОЭ и ОК производится по эквивалентной схеме – малосигнальная схема в h – параметрах.
h – параметры определяются по входным и выходным характеристикам транзистора в рабочей точке.
14. Определение величины ёмкостей разделительных конденсаторов:
Постоянная времени усилителя для диапазона больших τН
, где
,
.
Отсюда определяются СР 1 и СР 2, имея в виду, что
, fН – задана.
Принять
,
,
,
Тогда ,
,
.
15. Определение верхней границы полосы пропускания:
Постоянная ,
где ,
.
;
СЭ0 = СК 0 + Сб 0 из справочника, | β | =1
СВХ ≈ 10…20 пФ, (десятки пФ).
,
, fТ,fβ – из справочника.