Сопротивление эмиттерного перехода рассчитывается по формуле
где Iко - ток в рабочей точке в миллиамперах;
а=3 – для планарных кремниевых транзисторов,
а=4 – для остальных транзисторов.
Проводимость перехода база-эмиттер рассчитывается по формуле
где
Ёмкость эмиттера рассчитывается по формуле
где fт – граничная частота коэффициента усиления тока базы (*).
Крутизна внутреннего источника рассчитывается по формуле
где
Проводимости gБК и gi оказываются много меньше проводимости нагрузки усилительных каскадов, в расчётах они обычно не учитываются.
Подставляя численные значения, по формулам (4.16) ¸ (4.22) проводим расчёт элементов схемы.
По формуле (4.18) производим расчет сопротивления эмиттерного перехода:
Проводимость база-эмиттер вычисляем согласно формуле (4.19):
По формуле (4.20) рассчитываем ёмкость эмиттера:
Однонаправленная модель справедлива в области частот более
Однонаправленная модель транзистора представлена на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 – Однонаправленная модель транзистора
Элементы схемы замещения, приведенной на рисунке 4.6, могут быть рассчитаны по следующим эмпирическим формулам [4].
Входное сопротивление:
где
Выходное сопротивление:
где UКЭМАХ – предельное значение напряжения коллектор-эмиттер (*);
IКМАХ – предельное значение постоянного тока коллектора (*).
Подставляя в выражение (4.25) числовые значения, получаем:
Выходная ёмкость:
где СК – ёмкость коллектора, рассчитанная в соответствии с формулой
(4.17,б)
Существует несколько видов схем термостабилизации [5,6]. Использование этих схем зависит от мощности каскада и требований к термостабильности. В данной работе рассмотрены следующие три схемы термостабилизации: эмиттерная, пассивная коллекторная, активная коллекторная. Необходимо сравнить эффективность использования данных схем.
Рассмотрим эмиттерную термостабилизацию, схема которой приведена на рисунке 4.7. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [5,6].
Рисунок 4.7 – Схема эмиттерной термостабилизации
Расчет номиналов элементов осуществляется по известной методике, исходя из заданной рабочей точки.
Рабочая точка достаточно жестко стабилизирована, если
Номинал резистора RЭ находится по закону Ома:
Емкость СЭ позволяет всему сигналу от генератора выделяться на транзисторе. Номинал рассчитывается по формуле:
Напряжение источника питания будет составлять сумму падений напряжений на транзисторе и резисторе в цепи эмиттера:
Базовый ток в
Выбор тока делителя осуществляется следующим образом:
Расчет номиналов резисторов базового делителя производим по формулам:
Принимая
Также проведем расчет мощности, рассеиваемой на резисторе RЭ.
Этот вид термостабилизации [5,6] применяется в маломощных каскадах и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу.
Схема каскада с использованием пассивной коллекторной термостабилизации представлена на рисунке 4.8:
Рисунок 4.8 – Схема пассивной коллекторной термостабилизации
Расчет начинают с того, что выбирается напряжение на резисторе Rk:
Номинал резистора RК находится по закону Ома:
Напряжение источника питания будет составлять сумму падений напряжений на транзисторе и резисторе Rk:
Базовый ток в
Расчет номинала резистора Rб производится по формуле:
Принимая
Рассеиваемая на резисторе Rk мощность при такой термостабилизации находится по формуле:
В активной коллекторной термостабилизации используется дополнительный транзистор, который управляет работой основного транзистора. Эта схема применяется в мощных каскадах, где требуется высокий КПД [5,6].