4. Розрахунок електронних вузлів і пристроїв

4.1. Розрахунок каскадів попереднього підсилення

4.1.1. Розрахунок транзисторного каскаду підсилення в схемі зі спільним емітером

4.1.1.1. Розрахунок транзисторного каскаду в схемі зі спільним емітером за постійним струмом

Для розрахунку такої схеми повинні бути задані: R_г – опір джерела вхідного сигналу; U_вих.m – амплітудне значення вихідної напруги; R_н – опір навантаження, f_н – значення нижньої робочої частоти; f_в – значення верхньої робочої частоти; М_н[дб] і М_в[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на нижній і верхній частотах в децибелах; Т_ос.мін,, Т_{ос.макс} – мінімальна і максимальна температура оточуючого середовища. Схема каскаду наведена на рис.4.1.1.

Рис.4.1.1. Схема транзисторного каскаду в схемі зі спільним емітером

Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні

Вибираємо значення струму колектора транзистора в режимі спокою

Приймаємо значення струму спокою колектора і знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора в режимі спокою

де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає

Задаємося спадом напруги на емітерному резисторі в режимі спокою і записуємо вираз для розрахунку значення напруги живлення підсилювального каскаду

Звідси отримуємо формулу для напруги живлення підсилювального каскаду

Приймаємо значення напруги живлення (див. додаток 1).

При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:

Вибираємо тип транзистора і використовуємо такі його електричні параметри: β_мін; ; r_к; ; ; ; C_к.

Розраховуємо значення опору резистора в колі емітера

Номінальні значення розрахованих резисторів вибираємо з стандартного ряду Е24 (див. додаток1).

Розраховуємо значення опору резистора в колі колектора

Визначаємо значення струму бази транзистора в режимі спокою

Задаємося струмом базового подільника напруги і розраховуємо значення опорів резисторів і

де – значення відповідних параметрів транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища.

Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги

.

Розраховуємо значення коефіцієнта температурної нестабільності

Розраховуємо значення приросту зворотного струму колектора при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні .

Для кремнієвих транзисторів

де – значення зворотного струму колектора транзистора при відомій температурі Т₀ (переважно ця температура складає 20^о С або 25^оС).

Для германієвих транзисторів

Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміщення вхідної характеристики транзистора при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні

де – температурний коефіцієнт зміщення вхідної характеристики транзистора, який для германієвих і кремнієвих транзисторів приблизно дорівнює – 2 мВ / ^oC.

Розраховуємо значення приросту струму колектора від зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі зі спільною базою при зміні температури оточуючого середовища на

де – температурний коефіцієнт відносної зміни коефіцієнта підсилення транзистора за струмом в схемі зі спільною базою, який для малопотужних транзисторів складає 2·10^-4 (1/^oC).

Сумарний приріст колекторного струму при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів при ідеальній термостабілізації

Реальний приріст колекторного струму в режимі спокою при зміні температури від дії дестабілізуючих факторів для заданої схеми термостабілізації

Цей приріст струму не повинен перевищувати (1020) % від значення струму в стані спокою , що дозволяє забезпечити задовільний діапазон зміни вихідної напруги і струму в навантаженні при зміні температури оточуючого середовища в заданому діапазоні.