Вибір робочої точки та побудова навантажувальної характеристики підсилювача

 

Для розробки схеми підсилювача напруги (попереднього підсилювача) варто визначити необхідні електричні параметри транзистора. Попередні підсилювачі напруги будуються звичайно на універсальних транзисторах малої потужності, а в деяких випадках на транзисторах середньої потужності. Вибір типу транзистора залежить від потужності вихідного сигналу. Малопотужні транзистори (КТ301, КТ312, КТ315, КТ342, КТ3102, КТ3130, КТ361, КТ3107, КТ3129 та ін.) як правило мають припустиму мощность розсіювання, (100-150) мВт, транзистори середньої потужності (КТ501, КТ502, КТ503, КТ601, КТ602, КТ603 і ін.) – (400 -1000) мВт. Для забезпечення надійної роботи підсилювача звичайно вибирають режим роботи (50-70)% від максимальної припустимої потужності. З огляду на, що більшість сучасних кремнієвих транзисторів мають напругу пробою V_KЕО більше 20 В, напругу джерела живлення (V_CC) вибирають із ряду напруг: 9В; 10В; 12В; 15В; 18В. Для транзисторів з V_KЕО.MAX більше 30В напругу джерела живлення може бути обране з ряду 20В; 24В; 27В; 30В.

Для виключення перекручування вхідного сигналу на виході попередні підсилювачі звичайно працюють у режимі А.

Після визначення напруги джерела живлення схеми проводиться вибір робочої точки на ВАХ транзистора. По осі напруг робочу точку, - напругу на колекторі транзистора, - попередньо оцінюють як половину напруги джерела живлення, тобто:

 

V_K.РТ=V_CC/2; (1)

 

Після цього вибирають тип транзистора, по довіднику визначають його припустиму потужність розсіювання (Р_К.МАХ) і визначають струм колектора в робочій точці:

 

I _К.РТ=P _K.MAX/(2·V _K.РТ); (2)

 

За значеннями V_CC і параметрам робочої точки будується навантажувальна (динамічна) характеристика. Для цього по осі напруг відкладають точку зі значенням V_CC, по обчислених координатах відзначають робочу точку та через них проводять пряму лінію до перетинання з віссю струмів. По точці перетинання визначають максимальний струм через транзистор I_MAX. Якщо цей струм не перевищує значень (60 -75)% від максимально припустимого струму колектора I_K.MAX по довіднику, то транзистор обраний вірно. У противному випадку необхідно взяти транзистор з більшою припустимою потужністю розсіювання або зменшити напругу в робочій точці.

Для побудови динамічної характеристики також на вихідної ВАХ треба побудувати графік визначеної робочої потужності транзистора, для чого використовують формулу потужності:

 

Р_К=І_К∙V_K; (3)

 

Звідси:

 

I_K=P_К./V_K; (4)

Для надійної роботі підсилювача потужність Р_К приймають з запасом (50-70)% від Р_К.МАХ.

Прийняв значення напруги на колекторі V_K через (1-3) В у діапазоні від 0 до напруги живлення V_СС визначають значення струму колектора І_К .

Наприклад при потужності 50 мВт:

- для V_K1 =1В: I_K1=50/1=50 мА;

- для V_K2 =2В: I_K2=50/2=25 мА

та так подальше, а дані розрахунку рекомендується занести в таблицю (2).

 

Таблиця (2)

№ точки
Значення VK, В
Значення ІK, мА