2.3.2.1. Порядок расчета

1. Проверяем правильность предварительного выбора транзистора.

Для нормального режима роботы транзистора:

1) допустимое напряжение между коллектором и эмиттером должно превышать напряжение источника питания

U_{K max} >E_K

2) величина допустимого тока коллектора должна превышать максимальное значение тока в коллекторной цепи транзистора

I_{K max} >I_K0 + I_Km ,

где I_K0 – ток покоя в цепи коллектора;

I_Km – амплитуда переменной составляющей тока в цепи коллектора;

I_Km= U_вых.т / R_н≈ ,

где R_н≈ = R_К R_ВХ /R_К+R_ВХ – эквивалентное сопротивление нагрузки каскада по переменному току. При этом R_К является нагрузкой постоянному току.

Выходя из того, что данный каскад является усилителем мощности, для обеспечения максимальной передачи мощности задаем:

R_К = R_ВХ .

Для обеспечения экономичности каскада при минимальных нелинейных искажениях выбирают

I_K0=(1,05...1,1)I_Km.

На основании этих ограничений необходимо выбрать транзистор.

По результатам предварительного расчета был выбран усилительным элементом транзистор типа КТЗ15. По данным табл. 3 находим, что заданным требованиям отвечает транзистор КТЗ15Г, у которого

U_{K max} = 35 В, І_{K max} = 100 мА, h_21Э = 50...350, Р_{K max} = 150 мВт.

2. Находим напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме покоя:

U_KЭ0 = U_вых.т + U_ост ,

где U_ост – напряжение между коллектором и эмиттером, ниже которого при работе каскада возникают значительные нелинейные искажения.

Для маломощных транзисторов обычно задают U_ост = 1 В.

3. Определяем мощность, что выделяется на коллекторе транзистора:

P_K =I_K0 U_KЕ0 .

При этом необходимо обеспечить выполнение условия:

P_K < P_{K max} .

Таким образом, проверяем, что выбранный тип транзистора отвечает требованиям по мощности.

4. Находим сопротивление нагрузки в цепи коллектора:

R_К = R_ВХ .

Рассеиваемая мощность на резисторе составит:

Р_Rк = I_K0²R_К.

Из табл.4,5 выбираем резистор по мощности и сопротивлению.

5. Находим сопротивление резистора R_Э в цепи термостабилизации:

R_Э= .

При этом необходимо выполнение соотношения:

R_Э / R_К = (0,1...0,4)

для обеспечения условий температурной стабилизации режима покоя каскада.

Мощность, рассеиваемая на R_Э составит:

Р_R = I_K0²R_Э.

Из табл. 4, 5 выбираем резистор по мощности и сопротивлению.

6. Находим емкость конденсатора С_Э .

Емкость С_Э выбирают при условии, что его сопротивление на частоте f_н должно быть в 10 раз меньше по сравнению с сопротивлением резистора R_Э .

C_Э ≥

где множитель 10⁶ позволяет получить значение емкости в микрофарадах.

Рабочее напряжение на С_Э

U_С = I_K0R_Э.

Из табл. 6 выбираем конденсатор.

7. Находим величину тока покоя базы транзистора:

I_Б0 = І_К0 / h_{21Э min} .

8. Находим величину напряжения покоя между базой и эмиттером транзистора.

Поскольку в открытом состоянии транзистора напряжение между его базой и эмиттером составляет около 0,6 В, то напряжение покоя базы

U_Б0 =0,6 В

и можно найти ориентировочное значение входного сопоротивления транзистора

r_вх= U_Б0 / I_Б0 .

9. Находим величину сопротивлений резисторов делителя R₁ ,R₂ .

Величина тока в делителе выбирается в пределах

І_Д =(2÷5)І_Б0,

что обеспечивает независимость задания режима покоя транзистора при изменении его параметров от влияния температуры, при замене транзисторов и др.

Падение напряжения на резисторе R_Э составляет

U_RЭ =(I_K0 + I_Б0) R_Э.

Тогда

R₁ =

R₂ =

Находим мощность, что выделяется в резисторах R₁ і R₂:

P_R1 = (I_Б0 + I_Д)²R₁; P_R2 = I_Д² R₂ .

Из табл. 4, 5 выбираем резисторы R₁ і R₂ по мощности и сопротивлению.