Розрахунок підсилювального каскаду в схемі зі спільним колектором і слідкуючим зв’язком

Для розрахунку схеми повинні бути задані: R_г – опір джерела вхідного сигналу; U_вих.m – амплітудне значення вихідної напруги; R_н – опір навантаження, f_н – значення нижньої робочої частоти; f_в – значення верхньої робочої частоти; М_н[дб] і М_в[дб] – коефіцієнт частотних спотворень на нижній і верхній частотах у децибелах; Т_{ос.мін ,}, Т_{ос.макс} – мінімальна і максимальна температура оточуючого середовища.

Схема емітерного повторювача напруги не завжди задовольняє існуючі вимоги, оскільки базовий подільник напруги (R₁ і R₂), який забезпечує початкове зміщення, зменшує вхідний опір каскаду і практично не дозволяє отримати його значення вищим від декількох десятків кілоом. Наведена на рис.4.1.3. схема емітерного повторювача напруги з слідкуючим зв’язком дає можливість отримати вхідних опір схеми до декількох сотень кілоом.

 

Рис.4.1.3. Схема повторювача напруги зі слідкуючим зв’язком

Зміщення на базу транзистора подається від подільника напруги (R₁ і R₂), через додатковий резистор R_д, а точка з’єднання цього резистораз подільником напруги через конденсатор С₂ приєднана до емітера транзистора. Введення зворотного зв’язку через конденсатор С₂ дозволяє підвищити вхідний опір каскаду за рахунок зменшення впливу базового подільника на вхідний опір, при цьому не погіршуючи суттєво температурну стабільність робочої точки каскаду.

 

Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні

 

Приймаємо значенням струму колектора транзистора в режимі спокою з умови

 

Знаходимо мінімальне значення напруги між колектором і емітером транзистора в режимі спокою

 

 

де – напруга насичення транзистора, яка залежить від значення колекторного струму і матеріалу з якого виготовлений транзистор. Переважно напруга насичення для малопотужного транзистора складає

Визначаємо напругу живлення каскаду

 

 

При виборі типу транзистора керуємося такими вимогами:

Вибираємо тип транзистора, який має такі основні електричні параметри: β_мін; ; r_к; ; ; ; C_к.

Розраховуємо значення опору емітерного резистора

 

 

Визначаємо струм бази транзистора в режимі спокою

 

 

Задаємося струмом базового подільника напруги і розраховуємо значення опорів резисторів і

 

 

 

де – значення відповідних параметрів транзистора при мінімальній температурі оточуючого середовища.

Визначаємо еквівалентний опір базового подільника напруги

 

.

 

Розраховуємо значення приросту зворотного струму колектора за рахунок зміни температури в заданому діапазоні .

Для кремнієвих транзисторів

 

 

де – значення некерованого струму колектора транзистора при відомій температурі Т ₀ (переважно ця температура складає 20 ^оС або 25^оС).

Для германієвих транзисторів

 

 

Розраховуємо значення додаткового резистора в колі бази

 

де – допустима зміна постійної напруги на емітері транзистора за рахунок зміни температури в діапазоні . Приймаємо значення цієї напруги в межах = (1 – 2) В.

Еквівалентний опір навантаження каскаду для змінного струму

 

 

Визначаємо вхідний опір каскаду для змінного струму в схемі зі спільним колектором

 

 

Визначаємо коефіцієнт підсилення каскаду за напругою

 

 

Еквівалентний опір базового кола каскаду

 

де r_к – опір колекторного переходу транзистора;

– еквівалентний опір додаткового резистора для змінного струму, який визначається виразом

 

Визначаємо еквівалентний вхідний опір каскаду з врахуванням впливу слідкуючого від’ємного зворотного зв’язку

 

 

Визначаємо вихідний опір каскаду для змінного струму.

 

де – еквівалентний опір зовнішнього кола на вході каскаду

 

.

 

Значення ємностей розділювальних конденсаторів визначаємо з умови забезпечення необхідного рівня частотних спотворень на низьких частотах. Розподіляємо частотні спотворення на нижній частоті між усіма конденсаторами схеми , переводимо частотні спотворення на нижній частоті у відносні одиниці (М_н = 10^{0,05·Мн[дб]} ) і розраховуємо значення ємностей конденсаторів

 

де – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті за рахунок конденсатора С ₁.

 

 

де – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті за рахунок конденсатора С ₂.

 

де – коефіцієнт частотних спотворень на нижній частоті, які вносяться ємністю конденсатора С ₃.

В залежності від значення ємностей конденсаторів С ₁, С ₂, С ₃ і напруг, які прикладається до розрахованих конденсаторів, вибираємо їх типи