3.3 Розрахунок вхідного каскаду

1) При виконанні розрахунку вхідного каскаду треба обрати транзистор VT1 та розрахувати елементи для забезпечення режиму його роботи. Для за-безпечення режиму транзистору VТ1 за постійним струмом потрібно задати для нього струм колектору спокою I_к01 та відповідно напругу колектору спо-кою U _к01 . Згідно зі схемою та з урахуванням того, що напруга на колекторі VТ1 відносно „ загальної” точки дорівнює майже Е_к / 2 , напруга спокою U _к0VT1 має дорівнювати:

19

U _к01  ^Eк U_б03 U _R3

2

Резистор R₃ в даному випадку виконує функцію елемента від’ємного зво-ротного зв’язку, який забезпечує стабільність режиму спокою при зміні тем-ператури, з одного боку, та значно зменшує залежність режиму роботи кас-каду при заміні транзистору. [5]

Зазвичай в підсилювальних каскадах в колі емітеру використовується ланка емітерної термостабілізації, зображена на рисунку 3.6, яка має в своєму складі резистор R_э та конденсатор С_э . [1,4,7]

Рисунок 3.6 — Схема каскаду СЕ з ланкою емітерної термостабілізації

Резистор забезпечує стабільність струму спокою транзистору при зміні струму I_кб0 під впливом температури, а через конденсатор замикається змінна

складова струму навантаження, щоб зворотній зв’язок на змінному струмі був відсутній. Однак, як вказано у [1,12] такий ланцюжок має сенс використовувати для германієвих транзисторів, у яких струм I_кб0 має на порядок більшу величи-

ну ніж у кремнієвих та змінюється зі зростанням температури швидше. В іншому разі, якщо резистор не шунтований конденсатором, його наявність приводить до зростання вхідного опору каскаду, незалежності роботи каскаду при заміні транзистору, але зменшує коефіцієнт підсилення каскаду за напругою.

Для обмеження негативної дії від’ємного зворотного зв’язку треба обме-

жити падіння напруги на резисторі R₃ на рівні не більше 0.1E_к .

						20
Оскільки каскад живиться від напруги				E		к , приймаємо
				2
U R3  0.1 Ек / 2  0.05  40  2В
2) Оскільки напруга Uб03		дорівнює напрузі Uб02 можемо розрахувати на-
пругу спокою
E	к	40
U к01 Uб03 U R3 					 0.76  2  17.24В
2		2

3) Струм колектору спокою має бути більше ніж амплітуда змінної скла-дової вихідного струму каскаду (відповідно це амплітуда змінної складової струму бази VT2 I_бm2 ). Далі треба орієнтовно обрати транзистор VТ1. Для

попереднього вибору максимальне значення струму колектору транзистору можна прийняти десь 2  I_бm2  2  6 10^3  12мА. За отриманою величиною струму та напругою на колекторі Е_к / 2 обираємо транзистор КТ361В.

Параметри транзистору КТ361В визначаємо з [9]:

- потужність розсіювання з тепловідводом P_к  0.15Bт

- постійний струм колектора I к  0.05A
- постійна напруга колектор-емітер U ке  40B
Струм колектору покою розрахуємо за наступною формулою
Iк01  (1.2 1.5)  Iбm2  1.2  6 103  7.2 103 А
4) Перераховуємо у струм бази коефіцієнт підсилення VT 1	обираємо з хї

по залежності від струму емітера. Для вказаного транзистору знаходимо

VT 1  50 )
Iб01 	I	к01		7.2 10	3	 0.18 103 A
	VT1			40

5) Перерахуємо змінну складову струму колектора у струм бази:

Iбm1 	I	бm2		6 10	3	 0.15 103 A
	VT1			40

6) Тоді мінімальне і максимальне значення струму бази ВТ1 відповідно:

				21
	Iб min 1  Iб01  Iбm1  (0.18  0.15) 103  0.03 103 A
	Iб max 1  Iб01  Iбm1  (0.18  0.15) 103  0.33 103 A
	На вхідній характеристиці транзистору з [8] відмічаємо розраховані точки
та	знаходимо величини відповідних напруг —	напруга	бази	спокою
Uб01  0.57В, Uб min1  0.47В , Uб max1  0.63В

Рисунок 3.7 — Вхідна характеристика КТ361

та величини базових струмів і напруг

7) Таким чином величина резистору R3:

R3 	U	R3		2		 277Ом
	I к01			7.2 10	3

8) Розраховуємо вхідний дільник напруги, що задає потенціал зміщення на базі VТ1 у режимі спокою. Задаємо струм дільника напруги, виходячи з мір-кувань наведених у [7]

22

Iд  (2  5)  Iб01  5  Iб01  5  0.18 103  0.9 103 А

Тоді величина резистору R2:

U

 U

2  0.57

R2 

R3

I д

б01 

0.9 10

3  2.86 103 Ом

Величина резистору R1:

E  U

E  (U

 U

)

40  (2  0.57)

 34.7 103 Ом

R1  к

R 2 

к

R3

б01 

3

I д  Iб01

I д  Iб01

(0.9  0.18) 10

Опір паралельно з’єднаних резисторів R1 та R2

R  R

34700  2860

3

Rб  R1

R2 

1

2 

 2.64 10 Ом

R1  R2

34700  2860

Вхідний опір транзистору визначаємо за вхідною характеристикою (лінеа-ризуємо ВАХ):

rвх1 	U	бе		0.63  0.47		 533Ом
					3
	Iб			0.3 10
Вхідний опір каскаду з урахуванням R3:
Rвх  rвх1  (VT1 1)  R3			 533  (40 1)  277 11.89 103 Ом

Загальний вхідний опір каскаду (з урахуванням вхідного дільника):

		R	 R			11890  2640				3
Rвх1 		вх	б					 2.16 10 Ом
		Rвх  Rб			11890  2640
9) Величина резистору R6
R6 	E / 2  U		б02	 U		б04 	20  0.76  0.62			 2586Ом
	к
		I к01					7.2 10		3
10) Величина падіння напруги на резисторі R6
U R6  Eк / 2  U б02  U б04  20  0.76  0.62 18.62В
Падіння напруги на терморезисторі
U RК	 U б02  U б03  U б04  0.76  0.76  0.62  2.14B

При цьому струм через терморезистор

I _RК  I _к01  I_б03  I _к01  I _б02  (7.2  0.77) 10^3  6.43 10^3 А

23

Для спрощення, щоб не обирати терморезистор можна поставити послідо-вно декілька діодів, щоб на них отримати розраховане падіння напруги при розрахованому струмі.

Обираємо діод КД103А. За його вольт-амперною характеристикою визна-чаємо, що при струмі 6.43мА падіння напруги на ньому складає 0.45В. Таким чином, кількість послідовно з’єднаних діодів дорівнює

_{n } ^U RК _ ^2.14 _{ 5шт.} 0.45 0.45