А) эмиттерный резистор.

Эмиттерный резистор R_э совместно с делителем в цепи базы R₁ и R₂ определяет амплитуду напряжения входного сигнала U_вх = U_бэ, так как через него протекает ток отрицательной обратной связи (ООС), создающий на базе напряжение ООС, компенсирующее тепловой уход рабочей точки, тем самым обеспечивая термостабилизацию режима транзистора. Действие ООС заключается в следующем. Повышение температуры при нагреве транзистора вызывает увеличение тока I_э, а следовательно – падение напряжения U_э= I_э·R_э, что влечет уменьшение напряжения U_бэ = U_б - I_э·R_э, и соответствующее уменьшение I_б. Вследствие этого ток I_э уменьшается, компенсируя его первоначальное возрастание. Процесс в функциональной взаимосвязи со-ответствующих величин можно представить следующим образом:

t^o↑→ I_э↑→ U_э= I_э · R_э↑→ U_бэ = (U_б - I_э · R_э)↓→ I_б↓→ I_э↓

Сопротивление резистора R_э выбирается из соотношения:

R_э < U_{к мин} / I _ко, т.е. R_э < 1,7 В / 3 мА = 0,57 кОм. (5)

Выбираем стандартное сопротивление R_э = 0,56 кОм = 560 Ом.

б) сопротивления делителя R₁ и R₂.

Сопротивления резисторов базового смещения находят из соотношений, определяющих эквивалентное сопротивление в цепи базы R_б и заданное значение коэффициента стабилизации К_ст, а также из выражения, связывающего напряжения в цепи базы U_бэ и U_б:

R_б = (R₁ · R₂) / (R₁ + R₂); К_ст = 1 + β · R_э / (R_э + R_б) (6)

U_б = U_бэ + I_э · R_э = (E_к · R₂) / (R₁ + R₂) (7)

Если коэффициент К_ст не задаётся, то на практике часто принимают R_б ≈ 10R_э, при котором не шунтируется вход по переменному току и одновременно достигается приемлемый К_ст ≥ (3 – 10).

При известных значениях К_ст=6 и коэффициенте усиления тока БПТ β =100 (из спра-вочника берем среднее значение) из формулы (6) для К_ст имеем:

6 = 1 + 100 · 560/(560 + R_б), или R_б = (100 · 560)/5 – 560, откуда R_б = 10640 Ом

U_б = U_бэ + I_э · R_э ≈ I_э · R_э ≈ I_ко · R_э = 3·10^-3 · 560 =1,68 В

U_б = (E_к · R₂) / (R₁ + R₂); → 1,68 = (9 · R₂)/(R₁ + R₂); → R₁ = 4,36 · R₂;

R_б = (R₁ · R₂) / (R₁ + R₂); → 10640 = 4,36 · R₂² / (5,36 · R₂) = 0,81 · R₂ →

→ R₂ = 13080 Ом; R₁ = 4,36 · 13080 = 57030 Ом

Принимаем R₁ = 56 кОм; R₂ = 13 кОм;

I_∂ = E_к / (R₁ + R₂) = 9 В / 70,1 кОм = 0,128 мА < I_ко,

что является благоприятным с точки зрения экономичности усилителя.

в) сопротивление коллекторного резистора R_к

Из рис. 1в и уравнения нагрузочной линии, а также формулы (2) имеем:

I_к = E_к / R_о; → R_о = E_к / I_к = 9 В / 6 мА = 1,5 кОм;

R_{н. экв} = R_о – R_э = 1,5 – 0,56 = 0,94 кОм;

т. е., подставляя найденные R_о и R_к в формулу для R_к, полученную из (2), имеем:

Rк = Rо · Rн. экв /(Rо -Rн. экв) = 1,5·0,94/(1,5-0,94) = 2,52 кОм

Принимаем R_к = 2,4 кОм = R₃.

г) блокирующая ёмкость (эмиттерный конденсатор)

Конденсатор C₂, шунтирующий эмиттерный резистор R_э = R₄ (рис.1а) необходим для того, чтобы исключить действие ООС на частоте переменного сигнала, уменьшающей усиление каскада. Величина его емкости должна быть такова, чтобы его емкостное соп-ротивление на минимальной частоте сигнала было очень мало. Обычно ее величина оп-ределяется из соотношения:

1/(ω_мин · С) ≤ (0,1 ÷ 0,2) · R_э

При С_э = 10 мкФ и минимальной частоте сигнала 1 кГц величина Х_с:

X_с = 1/(ω_мин · С_э) = 1/(2π · 1·10³ · 10·10^-6) = 15,92 Ом < 0,15 · 560 = 84 Ом

То есть величина Х_с = 15,92 Ом в 35 раз меньше R_э, что вполне благоприятно для исключения действия ООС на частоте сигнала (функция ООС по постоянному току, стабилизирующая рабочую точку при нагреве транзистора, при этом не нарушается!).

Окончательно получаем: R₁ = 56 кОм; R₂ = 13 кОм; R₃ = 2,4 кОм; R₄ = 560 Ом; C₂=10 мкФ; емкость разделительного конденсатора C₁ также может быть равна 10 мкФ, разделяя цепь источника сигнала от базовой цепи БПТ по постоянному току и оказывая малое со­противление переменному сигналу (см. рис. 1а).

Дата добавления: 2015-12-07