1.2. Выбор транзистора

Предварительный выбор транзистора производится исходя из заданных условий:

1.2.1. Допустимая рассеиваемая на коллекторе мощность

P_{К ДОП} > 8 · P_Н ∕ ζ = *** ***=*,** ·10ⁿ [Вт] ,

где, P_Н – мощность в нагрузке, P_Н = U_Н·I_Н = U_Н² ∕ R _Н = *** ***=*,** ·10ⁿ [Вт]

ζ = 0,85 при S ≤ 3 и ζ = 0,7 при S ≥ 5. По значению S = * , принимаем ζ = *,* .

1.2.2. Допускаемый ток коллектора

I_{К ДОП} > 5·I_Н = 5·U_Н ∕ R _Н = *** ***= *,** ·10ⁿ [А] ;

1.2.3. Допустимое напряжение между коллектором и эмиттером

U_{КЭ ДОП}> 10·U_Н = *** ***= *,**·10ⁿ [В] ;

1.2.4. Статический коэффициент усиления по току

β ≥ (0,8 ÷ 1,5)·К_Н = *** ***= **,* ;

1.2.5. Частотные параметры транзистора выбираются в соответствии с заданным значением верхней граничной частоты – F_В, коэффициента частотных искажений – М_В :

_________

F_β = F_В·М_В ∕ √ М_В² -1 = *** ***= *,**·10ⁿ [Гц] ;

F_ГР > 10·F_β = *** ***= *,**·10ⁿ [Гц] ;

По приложению 1 выбираем транзистор - КТ (ГТ) ****А (Б, В, Г, Д…) :

h_{11 Э} = *,**·10ⁿ [Ом] ; h_{12 Э} = *,**·10ⁿ.

h_{22 Э} = *,**·10ⁿ [См] ; h_{21 Э} = *,**·10ⁿ ;

С_К = *,**·10ⁿ [Ф] .

При анализе режимов работы аналоговых и импульсных электронных устройств, когда на входе цепи действуют одновременно постоянная и переменная составляющие тока, пользуются методом наложения для нелинейных цепей. В этом случае сначала ведут расчет цепи с учетом только источников постоянного тока, определяя режим работы устройства на постоянном токе. Затем уже для этих характеристик (без учета постоянных составляющих тока) рассчитывают режим работы устройства на переменном токе. На практике постоянные составляющие электрического сигнала усилителя, как правило, называют напряжением и током покоя.

В режиме класса А рабочая точка выбирается на середине прямолинейного участка сквозной динамической характеристики. Возможно и иное расположение рабочей точки, главное, чтобы амплитудные значения сигнала не выходили за пределы линейного участка сквозной характеристики. Выходной сигнал, в этом случае, практически повторяет форму входного сигнала при относительно небольшой величине последнего. Нелинейные искажения при этом минимальны. Ток в выходной цепи протекает в течение всего периода входного сигнала. Среднее значение выходного тока велико по сравнению с амплитудой (или действующим значением) его переменной составляющей, поэтому КПД усилительного каскада невысок. В связи с этим режим усиления А используют лишь в маломощных каскадах предварительного усиления, для которых, как правило, важен малый коэффициент нелинейных искажений усиливаемого сигнала, а значение КПД не играет существенной роли.

1.3. Расчет режима транзистора по постоянному току

Для обеспечения режима работы класса А, необходимо установить соответствующие этому режиму токи электродов транзистора. Наиболее наглядно и просто это получается, если задаться расположением рабочей точки (точки покоя) примерно на середине линии нагрузки. Линия нагрузки для данной схемы проводится в системе координат выходной характеристики транзистора I_К = f (U_КЭО) через точки на осях координат: (U_КЭ = Е_К ; I_К = 0) и (I_К = Е_К / R_К ; U_КЭ = 0). Рабочая точка Р характеризуется коллекторным током I_КО и напряжением на коллекторе U_КЭО.

Можно также ориентировочно определить рабочий ток I_КО и напряжение на коллекторе U_КЭО не прибегая к использованию выходной характеристики транзистора.

1.3.1. Ток коллектора в рабочей точке

I_КО = 1,5 ·I_НМ + 0,4 ·10 ^{- 3} = *** + ***= *,**·10ⁿ [А] ;

__

где, I_НМ – амплитудное значение тока в нагрузке, I_НМ = √2 ·I_Н = *,**·10ⁿ [А] ;

I_Н – действующее значение тока в нагрузке, I_Н = U_Н /R_Н = ***/***= *,**·10ⁿ [А] ;

принимаем I_КО =*,**·10ⁿ [А].

1.3.2. Ток базы в рабочей точке

I_БО = I_КО ∕ β = *** ***= *,**·10ⁿ [А] .

Полученное значение тока базы должно превышать амплитуду входного тока в 1,2 ÷ 1,5 раза, т.е.

I_БО > 1,2· I_{М ВХ} = 1,2· ***= *,**·10ⁿ [А],

__

где, I_{М ВХ} – амплитудное значение входного тока, I_{М ВХ} = √2 ·E_С ∕ (R_С + R_ВХ) = ***= *,**·10ⁿ [А],

E_С – действующее значение эдс источника сигнала, E_С = U_Н ∕ К_U = *** = *,**·10ⁿ [В] ;

R_ВХ – входное сопротивление усилителя, принимаем: R_ВХ = 0,8 · h_11Э = 0,8·**=*,**·10ⁿ [Ом].

Если это условие не выполняется, то следует увеличить значение I_КО.

1.3.3. Ток эмиттера в рабочей точке

I_ЭО = I_КО + I_БО = *** + ***= *,**·10ⁿ [А] .

1.3.4. Напряжение между коллектором и эмиттером в рабочей точке

U_КЭО ≥ 4 ·U_НМ = 4 ·***= *,**[В],

__

где, U_НМ – амплитудное значение напряжения на нагрузке, U_НМ = √2 ·U_Н = *,**·10ⁿ [В] ;

Значение U _КЭО должно быть не менее 2,0 [В]. Принимаем U _КЭО =*,**[В].