Определяем элементы базовой цепи

· Для схемы на рис. 17 цепь базового тока описывается по закону Кирхгофа . Следовательно

(рис. 17). (20)

· Для схемы на рис. 18 необходимо определить ток делителя напряжения, выпол­ненного на сопротивлениях R1, R2. Ток делителя задаем из соображе­ний приближения свойств делителя напряжения к свойствам идеального ис­точника напряжения (он не должен ограничивать ток базы):

, (рис. 18). (21)

Сопротивления резисторов: верхнего плеча делителя R1 и нижнего плеча делителя R2 в цепи базы определяем как:

, (рис. 18). (22)

· Для схемы на рис. 19 цепь базового тока также в соответствии с законом Кирхгофа описывается . Следовательно

(рис. 19). (23)

· Для схемы на рис. 20 необходимо записать два выражения для двух ветвей тока: тока делителя и тока базы. Для тока делителя при условии (что соответствует выбору тока делителя , как и в схеме на рис. 18) запишем , где − напряжение на базе транзистора относительного нулевого потенциала. Для тока базы − , считая . Отсюда выражаем

, (рис. 20). (24)

· Для схемы на рис. 21 следует учесть, что базовый ток вытекает с коллектора БТ. Следовательно, поскольку , для базового тока справедливо . Отсюда, при выборе следует

(рис. 21). (25)

Все номиналы сопротивлений после расчета следует округлять до значений, регламентированных рядом сопротивлений Е24 и при необходимости (в случаях грубого округления) корректировать еще и значения параметров рабочей точки БТ.

Определяем мощность, рассеиваемую на элементах схемы

Расчет по постоянному току можно считать законченным после дополнительной оценки мощности по закону Джоуля-Ленца, рассеиваемой на каждом элементе схемы. Для сопротивлений это необходимо при выборе типа сопротивления по величине рассеиваемой мощности, а для БТ постоянная рассеиваемая мощность коллектора дает величину запаса от предельной справочной рассеиваемой мощности коллектора.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

ПО ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ

Существуют три основные схемы включения БТ по переменному току: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и с общим коллектором (ОК). Названия схем включения БТ показывают вывод транзистора, являющийся общим для цепи входного и выходного сигнала переменного тока. Как правило, по переменному току общий электрод всегда подключается к проводнику с нулевым потенциалом (к «земле» схемы). Различное включение БТ позволяет строить каскады, отличающиеся друг от друга коэффициентами усиления по напряжению и току, величиной входного и выходного сопротивления, частотными характеристиками. Варианты включения БТ по переменному току без цепей установки рабочей точки изображены на рис. 24.

Для составления схем усилительного каскада с заданным вариантом включения БТ по переменному току пригодны все виды установки рабочей точки, рассмотренные ранее (рис. 16…21). При этом термостабильность каскада определяется видом типа установки рабочей точки, а параметры каскада по переменному току − комбинацией свойств: самого БТ, заданных его включением по переменному току, величинами сопротивлений в цепях тока базы и тока коллектора (эмиттера), полученных в результате расчета по постоянному току, и величиной сопротивления нагрузки. Чаще всего на практике необходимо, наоборот, обеспечить определенные усилительные свойства каскада при заданной термостабильности, что возможно после определенной оптимизации режима работы схемы одновременно и по постоянному и по переменному току.

Вариант включения БТ по переменному току с ОЭ с установкой рабочей точки по постоянному току (как на рис. 20) с фискированным напряжением на базе и эмиттерной стабилизацией представлен на рис. 25. Сигнал с источника переменного напряжения подается на Б-Э переход БТ: через разделительный конденсатор C1 − на базу транзистора VT1, через блокировочный конденсатор C2 – на эмиттер VT1. Выходной сигнал переменного тока снимается с коллектора VT1 и через разделительный конденсатор C3 подается на верхний по схеме на рис. 25 вывод сопротивления нагрузки Rн. Нижний вывод Rн подключен к земле схемы и к ней же через конденсатор C2 подключен эмиттер VT1. Конденсатор C2 в схеме выполняет двойную функцию. Во-первых, шунтирует на переменном токе сопротивление R4, заземляя эмиттер VT1, во-вторых, устраняет ООС на переменном токе, разделяя задачу термостабилизации и получения максимального коэффициента усиления по напряжению.

На рис. 26 показан вариант использования БТ с такой же схемой установки рабочей точки по постоянному току, как на рис. 25 − с фискированным напряжением на базе и эмиттерной стабилизацией, но вариант включения БТ по переменному току − общая база. Базовый вывод VT1 по переменному току заземлен через конденсатор C2. Сигнал с источника переменного напряжения через два конденсатора (разделительный C1 и блокировочный C2) приложен к переходу Э-Б, выходной сигнал, поступающий в нагрузку Rн, снимается с перехода К-Б через разделительный конденсатор C3 и тот же блокировочный конденсатор C2.

Установка рабочей точки БТ для схем на рис. 25, 26 одинакова. Несмотря на то что входной сигнал в обоих случаях приложен к Б-Э переходу БТ, свойства схем по переменному току различны, так как входной сигнал в схеме с ОЭ, относительно заземленного эмиттера, подается в базовую цепь, где протекает малый базовый ток, а в схеме с ОБ − в эмиттерную цепь, относительно заземленной базы, где ток много больше, чем в цепи базы.

На рис. 27 показан вариант использования БТ с включением по переменному току – ОК. Схема установки рабочей точки такая же, как на рис. 25, 26. Коллекторный вывод VT1 по переменному току заземлен через конденсатор C2. Сигнал с источника переменного напряжения через конденсаторы C1 и C2 приложен к переходу Б-К, выходной сигнал, поступающий в нагрузку Rн, снимается с перехода Э-К через разделительный конденсатор C3 и блокировочный конденсатор C2. Под действием протекающего тока коллектора на сопротивлении R3 появляется падение напряжения, поэтому величину R3 для уменьшения падения напряжения с целью получения максимального размаха переменной сооставляющей на выходе усилителя следует задавать небольшой. С другой стороны, цепочка R3, C2 выполняет роль фильтра помех (фильтра нижних частот) в коллекторной цепи транзистора VT1, поэтому величина R3 может вычисляться из соображений необходимого подавления на заданной частоте или выбираться как компромисс между небходимой степенью подавления и максимальным размахом переменной составляющей на выходе усилителя.

В наиболее распространенной схеме включения БТ с ОК при непосредственном подключении коллектора VT1 к положительному выводу источника питания (рис. 28) коллектор по переменному току заземляется к нулевому проводнику через внутреннее сопротивление источника питания (у идеального источника напряжения оно стремится к нулю). В случае неидеального источника положительный проводник источника питания заземляют дополнительными блокировочными конденсаторами.