Выполнить расчет элементов схемы предварительного каскада усиления на биполярном транзисторе с эмиттерной стабилизацией (рисунок 1) с исходными данными

1. Uнас=0,8В при Iк=50мА rб=50 Ом
2. Выбор режима работы транзистора
В режиме “А” транзистор, согласно рекомендациям
ik0=(2…5)⋅Im.вх.сл=(2…5)⋅2=4...10мА=8мА;
Uk0≥(1,2…1,5)⋅Uк.нас+(1,5…3)⋅Um.вх.сл=(1,2…1,5)⋅0,8+(1,5…3)⋅1,6=3,36...6В.
где Um вх сл = Im вх сл Rвх сл=0,002∙800=1,6В
Выберем Uк0 равным 4,0 В.
Ток базы
iб0=iк0h21э=0,008132=6,05⋅10-5А=60,5мкА,
где h21Э=h21эмах⋅h21эмин=50⋅350=132 – средний статический коэффициент усиления транзистора.
3. Расчет сопротивлений схемы
Расчет схемы проводится с учетом фильтра в цепи питания (Rф), падение напряжения на котором выбирают из рекомендации: URф < 0,2Еп.
URф < 0,2⋅20В
URф = 2 В
Тогда
Rф=URфiк0+iб0+iдел=20,008+0,0605⋅10-3+0,6⋅10-3=231Ом
где ток делителя выбирается из условия
iдел =(3…10)iб0 =(3…10)⋅0,605 ⋅103= 0,6 мА.
В качестве Rф применим резистор типа МЛТ-0,125 сопротивление 240Ом.
Для уменьшения шунтирования сопротивлением Rк входа следующего каскада рекомендуется выбирать его из условия
Rк≈2…6Rвх.сл=2⋅800...6⋅800=1600...4800Ом.
В качестве Rк применим резистор типа МЛТ-0,125 сопротивление 1600Ом-1,6кОм.
Для выбранного режима работы (Uк0, iк0) сопротивление Rк выбирается таким образом, чтобы обеспечить напряжение на сопротивлении Rэ не менее (0,2…0,3) Uк0 для обеспечения стабилизации режима работы транзистора
Найдем Rэ
Rэ=URэiкэ=Еп-Uк0-URк-URФiк0+iб0=20-4-12,8-20,008+6,05⋅10-5=149Ом,
где URк=RkIK0=1600⋅0.008=12,8В,
Примем в качестве RЭ резистор МЛТ-0,125 сопротивлением 150 Ом.
Сопротивления резисторов делителя напряжения, создающих смещение в базовой цепи транзистора, определяются из соотношений:
Rб2=Uб0+URэiдел=0,8+1,20,6⋅10-3=3333Ом;
Rб1=Еп-URф-Uб0+URэiб0+iдел=20-2-0,8+1,20,0605+0,6⋅10-3=24224Ом
Примем Rб1 = 24 кОм, тип – МЛТ-0,125.
Возьмем Rб2 = 3,3 кОм, тип – МЛТ-0,125.
4 . Определение входного сопротивления усилительного каскада
Входное сопротивление каскада (Rвх) определяется как параллельное соединение сопротивлений делителя (R, Rб) и входного сопротивления транзистора (Rвх э):
Rвх=1Rвхэ+1Rб1+1Rб2-1=1482,3+124⋅103+13,3⋅103-1=414Ом,
где Rвх.э – входное сопротивление транзистора, включенного с общим эмиттером
Rвх.э=rб+rэ(1+h21э)= rб+0.026iк0⋅(1+h21э)=50+0,0260,008⋅(1+132)=482,3Ом.
5. Определение максимального приращения коллекторного тока при изменении температуры.
Сначала рассчитаем максимальное приращение коллекторного тока без учета действия элементов стабилизации
Δiк0мах=iб0⋅h21эмах+Iкб0мах⋅1+h21эмах–iк0==6,05⋅10-5⋅350+25⋅10-61+350-0,008=0,014А,
где Iкб0 мах – неуправляемый обратный ток коллектора, рассчитанный при максимальном значении температуры p–n перехода транзистора.
Тп.мах=Тс+RПСРк=50+0,67⋅32=71,4ОС,
где Рк=Uк0⋅iк0=4⋅0,008=0,032Вт=32мВт– мощность рассеивания на коллекторе транзистора;
Rпс – тепловое сопротивление переход–среда, которое характеризует степень отвода тепла от p–n перехода в окружающую среду.
При повышении температуры Iкб0 значительно возрастает