4.2 Расчёт требуемого режима транзистора аналитическим методом

4.2.1 Найдены координаты рабочей точки транзистора без использования его вольтамперных характеристик.

В нашем случае R_н= 120 Ом, тогда:

Rk=(2...5)Rн=5120= 600 Ом.

4.2.2 Определено эквивалентное сопротивление нагрузки

4.2.3 Найдено требуемое значение тока покоя коллектора I_кп ,I_бп в рабочей точке (плюс 10-20% запаса с учётом возможной его термонестабильности) для линейного ШУ и ИУ в случае сигналов различной скважности.

I_кп ,I_бп – соответственно токи коллектора и базы ,а также напряжение на коллекторе в рабочей точке (точке покоя);

4.2.4 Напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке для ШУ находится из выражения:

где U_Н – напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора ,обычно для биполярных транзисторов U_Н=(1…2)В.В нашем примере:

Учитывая для U_кп необходимый запас на термостабильность (обычно не более 10…20%)

В.

4.2.5 Постоянная мощность рассеиваемая на коллекторе не должна превышать предельного значения , взятого из справочных данных на транзистор

4.2.6 Требуемое значение напряжения источника питания Е_к для рассмотренного выше случая равно:

U_Rk =I_кП R_к = 33*600*10^-3= 19,8В

где U_Rk - падение напряжения на коллекторном сопротивлении R_k ,

U_Rk =I_кП R_к .

Напряжение источника питания не должно превышать предельно допустимо значения U_кэдоп для данного транзистора и должно соответствовать рекомендованному ряду.

Из указанных соображений выбирается напряжение питания немного меньше расчетного Е_п=20 В.

4.3 Расчёт эквивалентных параметров транзистора

Входная проводимость g и крутизна эквивалентной определяются через низкочастотные значения параметров транзистора

4.4 Расчёт цепей питания и термостабилизации

4.4.1 Расчёт цепей питания

Определены потенциалы базы :

Где U_бэп – напряжение база-эмиттер в рабочей точке , U_бэп=(0,6…0,9)В(для кремниевых транзисторов)

Зададим ток делителя ,образованного резисторами R_б1 и R_б2 :

где I_бп- ток базы в рабочей точке

Определяются номиналы резисторов (R_э+R_ос),R_б1 и R_б2 :

= 2/(33+1,5)*103=60 Ом,
=15/1,5=10 кОм,
=(27-2,9)/(15+3,3)*103=10 кОм.

4.4.2. Расчет нестабильности тока тока покоя коллектора с учетом действия эмиттерной термостабилизации.

Определяется результирующий уход тока покоя транзистора в заданном диапазоне температуры окружающей среды.

а)определяется приращение тока коллектора, вызванным тепловым смещением проходных характеристик:

=0,1810,122=0,22 мА,

Где ∆Uбт- приращение напряжения Uбэ0, равное

| | =261= 122 мВ,

Где έт- температурный коэффициент напряжения (ТНК);

 2-3мВ/град;

∆Т-разность между температурой коллекторного перехода Тпер и справочным значением этой температуры Тсред (обычно 25^◦)

=150-35=115 C,

=35+0,3610^-3347=65+81 149 ⁰С,

где Рк и Rт соответственно мощность , рассеиваемая на коллекторном переходе в статическом режиме и тепловое сопротивление <<Переход среда>>

.

Ориентировочное значение теплового сопротивления зависит от конструкции корпуса транзистора и обычно для транзисторов малой и средней мощности лежит в следующих пределах:

R_T=(0,1…0,5) град/мВт

Меньшее тепловое сопротивление имеют керамические и металлические корпуса, большее-пластмассовые.

б) определением приращение тока коллектора ΔIвызванного изменением обратного (неуправляемого ) тока коллектора Δiкбо

=1,5 мкА61=91 мкА= 0,091 мА,

где по справочным данным приращение обратного тока коллекторного перехода равно

мкА

в)Приращение коллекторного тока, вызванного изменением h2,1, определяется из справочных данных соотношениями:

Учет влияния параметров схемы термостабилизации осуществляется через коэффициенты термостабилизации, которые для эмиттерной схемы термостабилизации равны:

=1/(1+0,181 ×60)=0,014;

=. ,

= /( + )=10×10/(20)=5 кОм.

Здесь Rб-паралельное соединение резистора Rб1 и Rб2

Общее абсолютное изменение коллекторного тока транзистора с учетом действия схемы термостабилизации определяется следующим выражением

=0,2×100 + 0,234(0,091+6,4)=2,1 мА.

Относительная нестабильность коллекторного тока составит:

.

В то же время абсолютный уход коллекторного напряжения в рабочей точке будет не более:

2,9*10^-3(60+100)=0,464 В,

Что вполне приемлемо для стабильной работы каскада в рабочем диапазоне температур, т.к. нами предусмотрен запас при выборе рабочей точки более 1 В.