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_21эжоғары n-p-n типті транзистор алған жөн. Анықтамаларда бұл коэффициенттің минимал және максимал мәндері беріледі, таңдау барысында минимал мән бойынша бағдар алған дұрыс.

9 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 Ттыныштық 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.

10 КҮШЕЙТКІШТІҢ ДИНАМИКАЛЫҚ ЕСЕПТЕУЛЕРІ

Күшейткішті есептеулердегі келесі қадам – каскадты динамикалық есептеу, оның нәтижесінде:

формуласымен есептелетін кернеу бойынша күшейту коэффициентін анықтайды. Мұндағы Umш – 1-каскад жүктемесіндегі кернеу амплитудасы, Umк – 1-каскад кірісіндегі (базасындағы) сигнал амплитудасы.

36 суретте трназистордың коллекторлық тізбегінде ток бойынша күшейтілген кіріс сигналы Ikm=Ikmax-Ikт және кернеу бойынша күшейтілген сигнал Uкm=Umax–Uкт түрінде көрсетілген.

Осы этаптағы бірінші қадам сигнал көзінің кернеуі мен ішкі кедергіні бірінші каскадтың кірісіне әкелу, яғни бірінші каскад транзисторы базасының эквивалент кернеуі мен кедергісін анықтау. Ол үшін база тізбегінің эквивалент кедергісін R_б мыга формуламен анықтайды:

Кіріс кернеуі эквивалент генераторының кедергісі:

Rэкв = (Rк · Rб)/ Rк + Rб)

Транзистор кірісіндегі эквивалент генератордың кернеуі:

Uэкв = (Ег· Rб)/( Rк + Rб )

Бұл кернеу сигнал көзі кернеуінен аз шама. Транзистордың кіріс сипаттамасын қолдана отырып максимал және минимал кіріс кернеуі үшін база тогын анықтауға болады:

Iбд₁=Uбт-Uэкв,

Iбд₂=Uбт+Uэкв

Егер тек қана аналитикалық есептеулер жасасақ транзистордың эмиттер-база аймағының кіріс динамикалық кедергісін ғана анқытау қажеттігі туындайтын еді.

Келесі қадамда каскадтың шығыс динамикалық параметрлерін анықтау керек, соның ішінде бірінші жүктеменің жалпы кедергісін анықтау керек, оны мына формуламен анықтайды:

Колеектор тізбегінің кедергісі сигнал айнымалы болғандықтан өзгеруіне байланысты динамикалық жүктемелік түзуді қайта есптеп салу керек, ол шығыс сипаттамасының екі нүктесі арқылы анықталады (37 сурет).

Бірінші нүкте статикалық режимдегі сияқты – Т нүктесі. Екінші нүкте (фиктивті) Ік ордината осінде жатады және мына формуламен анықталады:

Iкд=Ек/R´ж

Нақты жүктемелік диапазон жоғарыда табылған Ібд₁ және Ібд₂ нүктелері арасында жатады (37 сурет).

37 Сурет – Динамикалық және статикалық жүктемелік сипаттамалар арасындағы байланыс

Кіріс кернеу өзгеріс диапазоны да динамикалық жүктемелік түзуге сай өзгеріске ұшырайды және Uкд₁ және Uкд₂ мәндері арасында жатады. Сонда каскадтың шынайы күшейту коэффициенті мына өрнекпен анықталады:

К=(Uкд₁+Uкд₂)/(2·Ег)

Егер күшейту коэжффициенті К оның керек мәнінен төмен болсакүшейткішті тағы бір каскадпен тоықтырып есептеулерді әрі қарай жалғастырады. Бұл кезде бірінші каскадтың К күшейтукоэффициентін қайта есептеу керек болады, өйткені бірінші каскадтың жүктемесі ретінде екінші каскадтың кірісі алынуы керек. Екінші каскадтың есептеулері бірінші каскадтыкімен ұқсас болады.

11 КҮШЕЙТКІШТІҢ ЖИІЛІКТІК ЖӘНЕ ҚУАТТЫҚ ШАМАЛАРЫН ЕСЕПТЕУ

Каскадаралық байланыстардың электрлік сиымдылықтары С_р1 жәнеС_р2 датчик пен бірінші каскадтың , одан әрі әрбір каскад арасындағы гальваникалық байланысты (тұрақты ток бойынша әсерді) үзі үшін қолданылады.

Сэ сиымдылығы күшейткіш каскадтарды айнымалы ток бойынша кері байланысты үзу үшін қолданылады. Аталған сиымдылықтар мына формулалармен анықталады: