Методика расчета усилителя с общим эмиттером

Расчет усилителей осуществляется в направлении с выхода к входу устройства (от нагрузки к источнику входного сигнала).

1. Выбор транзистора (по индивидуальному заданию)

Выбор транзистора осуществляется по типу проводимости и по параметру . (h_21э- статический коэффициент передачи тока базы для различных транзисторов  лежит в диапазоне 10…150).

2. Расчет емкости разделительного конденсатора на выходе

Разделительный конденсатор С3 не пропускает постоянный потенциал коллектора в нагрузку. Совместно с сопротивлением нагрузки R_н=R5, конденсатор С3 образует RС-цепь, которая подавляет низкие частоты и пропускает высокие частоты.

Величина конденсатора С3 определяются по формуле:

С_{3 расч.}(1/2f_сигн R_н).

Рассчитанное значение емкости С3 будет соответствовать ослаблению входного сигнала в раз относительно сигнала на более высоких частотах. Для уменьшения ослабления входного сигнала и расширения за счет этого полосы пропускания усилителя расчетное значение емкости С_3расч увеличиваются на 1-2 порядка (в 10-100 раз).

3. Расчет тока коллектора

При заданном значении тока эмиттера I_э ток коллектора I_к определяется по формуле

I_к=I_э.

4. Расчет сопротивления в коллекторной цепи транзистора

Для обеспечения усиления сигнала с минимальными искажениями потенциал коллектора относительно земли в статическом режиме U_к0 (при отсутствии входного сигнала), выбирается из условия:

U_к0=0,5Е_пит.

Сопротивление R_к в цепи коллектора определяется по закону Ома

R_к=R3= Uк₀/ I_к =0,5Е_пит/I_к.

Определяется мощность Р₃, рассеиваемая на сопротивлении R3 в коллекторной цепи транзистора

Р₃ = (I_k)²*R3.

5. Расчет эквивалентного сопротивления нагрузки переменному току

При достаточно большой емкости разделительного конденсатора С3 эквивалентное сопротивление нагрузки на переменном токе R_{н.экв.оэ} определяется параллельным соединением эмиттерного резистора R_э=R3 и сопротивления нагрузки R_н=R5

R_{н.экв.оэ} =[R_к*R_н/(R_к+R_н)].

6. Расчет сопротивления в цепи эмиттера

Сопротивление R_э=R4 обеспечивает температурную стабилизацию режима транзистора по постоянному току. Для уменьшения влияния температуры на параметры усилителя в целом потенциал эмиттера U_э относительно земли выбирается в диапазоне 1…2 В. Обычно U_э=1В.

Сопротивление R_э определяется по закону Ома:

R_э= U_э/ I_э.

Ток эмиттера I_э выбирается в диапазоне (0,5…1,0)мА, либо задается индивидуально.

Определяется мощность Р₄, рассеиваемая на сопротивлении R_э=R4 в эмиттерной цепи транзистора

Р₄ = (I_э)²*R4.

7. Расчет входного сопротивления транзистора со стороны базы

Входное сопротивление транзистора со стороны базы h₁₁ определяется по формуле

h₁₁=R_э*().

8. Расчет резистивного делителя в цепи базы транзистора на постоянном токе.

Для температурной стабилизации режима транзистора по постоянному току (при отсутствии входного сигнала) необходимо следить за разностью потенциалов между эмиттером и базой при изменении температуры. Для обеспечения следящей обратной связи по температуре в цепь эмиттера вводится резистор R_э=R4, а в цепь базы - резистивный делитель R1, R2, с помощью которого стабилизируется потенциал базы транзистора относительно земли. Если в режиме максимального сигнала ток делителя I_д превышает ток базы I_б, то потенциал базы U_б будет определяться только напряжением питания Е_пит и соотношением резисторов R1, R2. Поэтому обеспечения температурной стабилизации режима обеспечивается условие:

I_д= Е_п/(R1+R2)= I_э.

По второму закону Кирхгофа определяется потенциал базы U_б:

U_б= _d+U_э,

где _d  статический потенциал рn-перехода (для германиевых транзисторов _d=0,3…0,4 В; для кремневых транзисторов _d=0,6…0,8В).

По закону Ома определяются резисторы R1, R2:

R2=U_б/I_д= (_d+U_э) /I_э;

R1= (E_пит-U_б)/I_д=(E_пит-U_б)/I_э.

Определяются мощности Р₁, Р₂ рассеиваемые на сопротивлениях делителя R1, R2

Р₁ = (I_д)²*R1;

Р₂ = (I_д)²*R2.