9. Расчет электронных схем.

9.1. Расчет усилителя на биполярном транзисторе.

Исходными данными для расчета усилителей являются:

коэффициент усиления;

параметры входного сигнала (амплитуда, частота, длительность импульса и др.)

температурный режим.

На основании исходных данных выбирают:

вид транзистора (биполярный, полевой);

способ включения (с общей базой, эмиттером, коллектором, затвором, стоком, истоком);

напряжение источника питания.

Из справочника по полупроводниковым приборам выписывают эксплуатационные параметры выбранного транзистора:

максимальный допустимый выходной ток();

максимально допустимое напряжение между выходными электродами();

максимально допустимую мощность, рассеиваемую выходным электродом транзистора();

в масштабе удобном для расчетов изображают копии входных и выходных характеристик выбранного транзистора.

Рассчитывают усилитель в такой последовательности.

1. Выбирают рабочую точку на линейном участке выходной характеристики.

2. В окрестности рабочей точки определяют H- параметры по формулам:

;;

;.

Входные и выходные токи и напряжения для каждой схемы включения транзистора будут свои, например, для схемы с общим эмиттером и т. д.

3. Используя рассчитанные в пункте 2 H- параметры определяют оптимальное эквивалентное сопротивление нагрузки, при котором происходит максимальное усиление мощности входного сигнала

где это параллельное соединениеиследующего каскада.

4. Для любой схемы включения транзистора определяют основные параметры усилителя по следующим формулам:

- коэффициент усиления по току;

- входное сопротивление;

- коэффициент усиления по напряжению;

- коэффициент усиления по мощности.

5. Изображают схему усилителя и рассчитывают величину сопротивлений по заданной рабочей точке. Расчет поясним на примере схемы, приведенной на рис. 9. 1.

рис. 9. 1. Схема усилителя со стабилизацией рабочей точки

Пусть в рабочей точке А имеем ,при напряжении питания. Определим сопротивление резисторови .

а) Примем, что падения напряжения на резисторах и равны напряжению , т. е., тогда

.

б) Определим . Учитывая, что , а будем иметь.

в) Определяем . Учитывая, что будем иметь, т. е..

г) Зададим коэффициент нестабильности . Тогда .

д) Находим сопротивление из соотношения

где .

е) Определяют величины разделительных и блокировочных емкостей

; ;,

где - нижняя частота входного сигнала,

6) Проверка правильности расчета (определение параметров рабочей точки по значениям сопротивлений).

а) Определяют потенциал точки Б (см. рис. 9. 1) по формуле

.

б) Напряжение для конкретного транзистора известно. Например, для кремниевого транзисторав зависимости от тока коллектора. При расчетах принимают среднее значение.

в) Определяют потенциал эмиттера .

г) Определяют ток эмиттера и принимают

д) Определяют

Таким образом определили параметры в рабочей точке

Если рабочая точка в схеме усилителя задается величиной тока базы, протекающего через резистор , то величина сопротивления этого резистора определяется по формуле

где - токи и напряжения в рабочей точке А.