34 Сурет – Ортақ эмиттерлі күшейткіш каскады схемасы [2]

Күшейткіштерді есептеу итерациялық үрдіс болып табылады. Яғни барлық күшею жолдары мен есептеулерді бағалағаннан кейін (мысалы күшею коэффициенті есептелгеннен кейін) кейбір каскадтарды қайта есептеу қажеттігі туындауы мүмкін. Күшейткіш шығысындағы қуат берілген болса есептеулер соңғы каскадтан басталуы мүмкін, немесе, датчиктің параметрлері (мысалы, датчиктің немесе оның көзінің ішкі кедергісі – Rг, оның шығысындағы сигнал – Е_ж) берілген болса бірінші каскадтан бастап жүргізілуі мүмкін. Және бұл есептеулер кезінде берілген күшейту коэффициенті мен кернеудің амплитудасы және басқа да талап етілген күшейтуші параметрлердің дәл келуін қамтамасыз ету керек.

Деңгейі шу деңгейімен шамалас төмен амплитудалы әлсіз кіріс сигналдарын күшейткен кезде күшейткіштерді есептейтін арнайы схемалар бар. Бұл кезде «төмен шулы» биполяр немесе өрістік транзисторлар қолданылады.

Бірінші каскадты есептеу алдын-ала болжамдық есептеу болып табылады, оны транзистордың ВАС-ын пайдаланып аналитикалық немесе графоналитикалық түрде жүргізуге болады. Алдын-ала күшейтуге арналған каскадтар үшін есептеулерді аналитикалық жүргізген дұрыс, ал қуатты күшейткіштерді есептеу үшін графоаналитикалық әдіс дұрыс болады. Бірақ бұл жағдайда мысал ретінде екі әдіс те қолданылған.

Күшейткіш каскадын есептеу әдетте үш этаптан тұрады: каскадтың шектік параметрлерін бағалау, транзисторды таңдап алу, тұрақты ток бойынша және айнымалы ток бойынша есептеулер.

8.2 Шектік шамаларды бағалау және транзисторды таңдап алу

Транзистордың шектік параметрлеріне мыналарды жатқызуға болады: транзистордың коллекторы мен эмиттерінің арасындағы максимал кернеу, ол мына қатынаспен анықталады: Uкэмах=1,2*Ек. Төменгі қуатты күшейткіштердегі транзситордың коллекторлық тізбегіндегі ток шамасы аз болғандықтан (коллектор тізбегіндегі ток шамасын 1 мА мен 3 мА арасында етіп алу ұсынылады [9]), транзситорды таңдап алу екі параметр арқылы жүзеге асады: Uкэмах және Fм – максимал жиілік. Бұл кезде ток бойынша статикалық күшейту коэффициенті h_21э жоғары n-p-n типті транзистор алған жөн. Анықтамаларда бұл коэффициенттің минимал және максимал мәндері беріледі, таңдау барысында минимал мән бойынша бағдар алған дұрыс.

9 Дәріс «тұрақты ток бойынша күшейткішті есептеу»

Транзистордың тұрақты ток бойынша күшейту режимі күшейткіштің барлық техника-үнемдік параметрлерін анықтайды. Бірінші кезекте транзистордың кіріс және шығыс (коллекторлық) тізбектеріндегі өзара тығыз байланысқан ток және кернеу бойынша жұмыс нүктелері анықталады. Тұрақты ток режимі есептеуді қажет ететін Rб₁, Rб₂, Rэ, Rк кедергілерімен реттеледі (34 сурет). Кейбір жағдайларда Rк берілуі мүмкін.

Тұрақты ток режимі кіріс және шығыс сипаттамаларындағы Т нүктесімен анықталады (35 және 36 суреттер).

35 Сурет – а класты күшейткіш каскад режиміндегі транзистордың кіріс сипаттамасы

36 Сурет – а класты күшейткіш каскад режиміндегі транзистордың шығыс сипаттамасының графикалық баламасы

Кіріс сипаттаманың бұл нүктесі Iбп-транзистор сабазсының тұрақты тогы мен Uбэп-база мен эмиттер арасындағы кернеуге сәйкес келеді. 35 суретте жұмысшы нүкте сигнал көзі кернеуінің Uкmax максимал деңгейінде Uбэ=Uбэп–Uкmax>0.7В болатындай етіп таңдап алынғаны көрсетілген, яғни кез-келген жағдайда кіріс сипаттамасының салыстырмалы сызықтық аймағы пайдаланылады. Шығыс сипаттамалар топтамасында көрсетілгендей (36 сурет) коллектордың тыныштық тогы Iкт=h_21э*Iбт-ға тең болады, бұл коллекторлық токтың ординатасында Iкт болып белгіленеді. Егер осы Iкт нүктесінен база тогы топтамасының бір сызығымен қиылысатын горизонталь түзу жүргізсек, онда коллекторлық тізбектің Т тыныштық нүктесін алуға болады. Uкэ кернеуі осіне перпендикуляр түсірсек, Uкэт коллектордың жұмыс кернеуінің тыныштық нүктесін аламыз. Тыныштық режимін басқа да тәсілдермен анықтауға болады.

Графоаналитикалық есептеуде жүктемелік түзу деп аталатын сызықты сызу қажетттігі туындайды, ол екі екі нүктемен анықталады, оның бірі – Iбт база тогы тармағында жатқан Т тыныштық нүктесі. Екінші нүкте горизнталь Uкэ осінде жатады және Ек қоректендіру кернеуіне тең. Ек және Т нүктелері арқылы Iк ордината осімен қиылысқанша түзі жүргізе отырып статикалық жүктеме сызығын аламыз. Бұл нүкте транзистордың қысқаша тұйықталған тізбегі кезіндегі коллектор тізбегінде жүретін, шамасы Iк=Ек/(Rк+Rэ)-ге тең болатын ток мәнін білдіреді. Rэ кедергісі каскадтың жұмыс режиміндегі термокомпенсациясына арналаған және оның мәні (0.1-0.2)Rк аралығында болады. Сонда егер Rэ=0.2Rк деп таңдап алсақ, Rк=Ек/1.2Iк болады. Сонымен Rк және Rэ кедергілері анықталады.

Rб₁ және Rб₂ кедергілерін анықтау үшін төменгі қуатты каскадтарда Ід бөлгіштің тогын база тогынан 8-10 есе, ал жоғары қуатты күшейткіштерде 2-3 есе жоғары алу ұсынылады [9]. Сонда Ібт база тогын біле отырып, Кирхгофтың екінші заңын қолдансақ, былай жазуға болады:

Iб*Rб₂ =Uбэ+Rэ*Iкт және осыдан Rб₂ =(Uбэ+Rэ*Iкт)/Iб

Uбэ мәнін кремний транзситорлары үшін 1,0 В етіп алады. Сонда Rб₁=(Ек–Iб*Rб₂)/Iб.

Енді күшейткіш каскадтың тұрақты ток режимі есептелді беп айтуға болады. Бірақ келесі каскадтарды есептегенде тізбектің кейбір параметрлері мен номиналдарын қайта есептеу керек екендігі анықталады. Іс жүзінде есептелген барлық шамалар алдын ала, болжамдық бола алады, ал нақты шамалары реттеу және күйлеу барысында анықталады.