3.3. Расчет единичного каскада упт на биполярном транзисторе.
Для единичных каскадов, на биполярных транзисторах (рис. 28) характерны следующие значения параметров:
сопротивление
коллекторного перехода
сопротивление
перехода «база-эмиттер»
коэффициент
передачи по току
обратный
ток коллектора
(для низкочастотных транзисторов).
Для
германиевых транзисторов
удваивается при повышении температуры
на каждый 10
.
Для кремниевых транзисторов
,
при температуре +70
,
а с ростом ее удваивается на каждые
+10
.
Параметр при значения выше 10 не влияет на величину коэффициента усиления по напряжению, а в основном определяет входное сопротивление каскада.
Следует
отметить. Сто при фиксированном напряжении
питания коллектора
увеличение
,
связанно с необходимостью снижения
.
Для сохранения линейного режима, не
дает существенного увеличения коэффициента
усиления по напряжению. Увеличиваются
только входное и выходное сопротивления.
Таким образом усиление по напряжению
оказывается ограниченным в основном
за счет максимально-допустимого
.
Расчет
однотактного УПТ производится следующим
образом. Заданным являются выходное
напряжение
напряжение нагрузки
,
диапазон рабочих температур
,
величина дрейфа Э (абсолютного или
приведенного).
Исходим из условия, что каскад работает в линейном режиме.
Величина выходной мощности усилителя:
Величина напряжения коллекторного питания:
где: остаточное напряжение насыщенного транзистора.
По значению выходной мощности напряжения коллекторного питания выбирается транзистор так, чтобы выполнились неравенства:
Сопротивление коллекторной нагрузки берется:
Выбирается в соответствии с ГОСТом.
На семействе выходных характеристик транзистора из точки строим нагрузочную прямую (рис. 29) под углом:
Исходная точка определяется координатами:
По
выходным характеристикам для тока
определяем входное напряжение:
.
Сопротивление резистора в цепи эмиттера:
Выбирается в соответствии с ГОСТом.
Входное сопротивление каскада:
Коэффициент усиления по напряжению:
Входное напряжение каскада:
Стабильность рабочей точки может обеспечивать не только обратной связью, создаваемой резистором , но и цепочкой делителя:
Ток
делителя через
Сопротивление
резистора
:
Выбирается в соответствии с ГОСТом.
Сопротивление
резистора
:
Выбирается в соответствии с ГОСТом.
Эквивалентное сопротивление делителя:
Входное сопротивление схемы с учётом делителя:
Коэффициент усиления с учётом делителя:
Для определения величины дрейфа нуля необходимо рассчитать следующие величины:
Обратный
ток «коллектор-база»
при максимальном значении рабочей
температуры:
где:
максимальная температура окружающей среды.
минимальная
температура окружающей среды.
справочное
значение обратного тока.
для
кремневых транзисторов.
для
германиевых транзисторов.
Изменение обратного тока, вызываемое изменениями температуры блока в рабочих пределах:
Изменение напряжения «база-эмиттер» рабочей области температур:
где:
фактор температурной зависимости
перехода «база-эмиттер»:
−
для
германия;
− для
кремния.
Изменение коллекторного тока покоя, с учетом всех дестабилизирующих факторов, при коэффициенте нестабильности S = 1.
где:
Коэффициент нестабильности для реальной схемы определиться:
Изменение коллекторного тока покоя исследуемой схемы, с учетом нестабильности схемы:
Дрейф выходного напряжения определяется:
Приведенный дрейф определиться:
Можно расчет усилителя вести и в другой последовательности, пред расчетом цепочки делителя задаться коэффициентом нестабильности, затем уже определять сопротивление:
]
Значения коэффициента нестабильности берутся в пределах:
S
4.