Розрахунок елементів ланцюгів живлення і зсуву

Схема подачі живлення Е_к і зсув Е_б на транзистор через контурну індуктивність, яка в цьому випадку виявляється включеною по постійному струму послідовно з транзистором, називається схемою послідовного живлення (див., наприклад, ланцюг колектора на мал. 1.1). На відміну від цього схему мал. 2.7, в якій живлення здійснюється через дросель, прийнято називати схемою паралельного живлення. При ЦС у вигляді паралельних контурів схема послідовного живлення простіша. При ЦС інших типів (наприклад - П-образной) цього спрощення може і не бути, тобто необхідно використовувати схему паралельного живлення. Необхідність включення дроселів викликана тим, що у активного елементу по змінній напрузі може бути заземлений тільки один з електродів, в даному випадку емітер. Безпосереднє підключення джерела живлення Е_к до колектора означало б коротке замикання ділянки колектор-емітер по змінному струму. Аналогічно і з вхідним ланцюгом - безпосереднє підключення джерела зсуву Е_б до бази транзистора означало б коротке замикання джерела збудження на землю, тобто рівність нулю амплітуди напруги збудження на вході АЕ. Дроселі Д_{р 1} і Д_{р 2} мають практично нульовий опір для постійного струму і є в ідеалі розрив для струмів високої частоти.

Мал. 2.7

У ідеальному випадку при нескінченних опорах дроселів Д_{р 1} і Д_{р 2} конденсатори С_{бл 1} і С_{бл 2}, звані блокувальними, були б не потрібні. Проте оскільки реальні дроселі мають кінцевий опір для змінного струму, частина змінного струму колектора і бази відгалужується в них, а за відсутності блокувальних конденсаторів – і в джерела живлення Е_к і Е_б. Реальні джерела живлення можуть мати помітний опір змінному струму. Оскільки від загального джерела часто харчуються і інші каскади, з’являється небезпека виникнення паразитних зв’язків по змінному струму між каскадами, що може привести до самозбудження всього підсилювального тракту. Включення блокувальних конденсаторів С_{бл 1} і С_{бл 2} достатньо великої ємкості дозволяє створити шлях змінному струму в обхід джерел Е_к і Е_б і усунути таким чином небажані зв’язки між каскадами.

Індуктивність блокувального дроселя Д_{р 1} в базовому ланцюзі:

,

де | Z_вх | - модуль вхідного опору транзистора, ω - робоча частота.

Індуктивність блокувального дроселя Д_{р 2} в ланцюзі колектора:

,

де R_к - еквівалентний опір колекторного навантаження.

До ланцюгів живлення відносяться також і конденсатори С_{р 1} і С_{р 2}. Їх включають для запобігання можливому короткому замиканню джерел Е_к і Е_б через елементи ланцюгів узгодження. Ємкості розділових конденсаторів С_{р 1} і С_{р 2} вибираються достатньо великими, щоб падіння змінної напруги на них було мале порівнянню з U_тб і U_тк (приблизно на два порядки менше).

Ємкість розділового конденсатора С_{р 1} в ланцюзі бази:

.

Ємкість розділового конденсатора С_{р 2} в ланцюзі колектора:

.

Заодно відзначимо, що контурні конденсатори в схемі на мал. 2.7 - змінній ємкості; зміною С_{к 2} досягають оптимального зв’язку з навантаженням, С_{к 1} використовується для настройки контура в резонанс. При цьому правильність настройки можна контролювати за свідченнями амперметра, включеного в колекторному ланцюзі транзистора.

На практиці напруга джерела зсуву може відрізнятися від потрібного для даного каскаду. У багатокаскадній схемі напруги зсуву в різних каскадах різні, їх формують від одного джерела за допомогою резистивних дільників напруги.

У малопотужних каскадах необхідну напругу зсуву можна сформувати дільником від джерела колекторного живлення (мал. 2.8). В цій схемі опір R_е забезпечує стабілізацію режиму транзистора по постійному струму і вибирається з умови: R_е = (3...5)/ S, або вибирають напругу на емітері Е_е = 2...3 В і визначають

Ємкість блокувального конденсатора в ланцюзі емітера:

.

Вибираємо струм дільника І_дел = (3...5)/ І_{б 0} і розраховуємо опори резисторів базового дільника:

,

.

У могутніх каскадах через велику величину струму дільника на резисторах R ₁ і R ₂ розсіюється більша потужність, тому цього дільника краще підключити до окремого джерела зсуву напругою 3...5 В. Опір в ланцюзі емітера R_е в могутніх каскадах не використовують також у наслідок великої розсіюваної потужності.

Ланцюг зсуву в могутніх каскадах (мал. 2.9). Для підтримки кута відсічення θ = 90° при зміні напруги збудження на базу подається комбінований зсув. Фіксований (привідкритий) зсув забезпечує рівність θ=90° при малих амплітудах вхідних сигналів:

.

Мал. 2.9

Автоматичний зсув, що підзамикає транзистор за рахунок падіння напруги на опорах R l, R 2, R 3, підтримує рівність θ = 90° при великих сигналах, коли постійна складова базового струму І_{б 0} достатньо велика:

.

Ці заходи дозволяють поліпшити лінійність амплітудної характеристики транзисторних підсилювачів, що працюють в області низьких і середніх частот (ω<ω _T / β₀) [2, стор. 380].

Дата добавления: 2015-09-06