Metoda de Calcul a Etajului de Amplificare în Putere

În fig.1 şi fig.2 sunt prezentate două scheme tipice de amplificatoare.

Fig.1. Schema principială a etajului de amplificare în audiofrecvenţă a amplificatorului cu tranzistor

bipolar cuplat cu emitor comun.

Fig.2. Schema principială a etajului de amplificare

în putere a amplificatorului cu tranzistor

bipolar cuplat cu emitor comun.

În tab.1 şi tab.2. sunt prezentate datele iniţiale necesare proiectării.

Tab.1

Etaj de amplificare fără transformator

Varianta Uieş.мах.. Rs, Ohm Fj, Hz Mj EC, V

Etaj de amplificare cu transformator

Varianta Pieş., W RS, Ohm Fj, Hz Mj EC, V

Metoda de calcul a amplificatorului de tensiune

în baza tranzistorului bipolar

Date iniţiale: schema de cuplare a tranzistorului emitor comun (EC); tensiunea la ieşirea etajului de amplificare (pe sarcină) Uieş.max.; rezistenţa sarcinii; frecvenţa de limită de jos; valoarea admisibilă a coeficientului de distorsiuni neliniare în gama frecvenţei de jos; tensiunea sursei de alimentare ЕC. La efectuarea calculelor se presupune că temperatura mediului ambiant este

+ 15…+ 25 0С.

Să se determine:

- tipul tranzistorului care trebuie utilizat în circuit;

- regimul de funcţionare al tranzistorului;

- nominala rezistorului din circuitul emitorului RE;

- nominala condensatorului de blocaj СE;

- nominala rezistoarelor din divizorul de tensiune R1, R2;

- nominala condensatorului de divizare Ср2;

- nominala rezistorului din circuitul colectorului RC;

- coeficientul de amplificare al etajului după tensiune КU.

Calculul amplificatorului de tensiune

1. Alegem tipul tranzistorului conducându-ne de următoarele:

а) UCE.admis. (1,1…1,3)ЕC, unde UCE.admis. – valoarea maxim admisibilă a tensiunii dintre colector şi emitor (conform îndrumarului pentru dispozitive electronice);

б) IC.admis. 2Is.max. = 2Uieş.max./Rs, unde Is.max. – valoarea admisibilă a amplitudinii curentului sarcinii, iar IC.admis. - valoarea admisibilă a curentului colectorului (conform îndrumarului pentru dispozitive electronice).

Pentru aşa etaje de amplificare de regulă sunt utilizate tranzistoare de putere redusă. Subliniem că pentru gama de temperaturi ale mediului ambiant, preconozate la calculul etajului de amplificare, poate fi utilizat orice tranzistor. Din aceste considerente excludem influenţa temperaturii asupra parametrilor tranzistorului utilizat.

Pentru tranzistorul selectat din îndrumar se trasează pe hârtie milimetrică familiile caracteristicilor de ieşire şi caracteristica de intrare la valoarea UCE = – 5 V. Concomitent se notează valorile coeficienţilor de amplificare după curent pentru schema de cuplare EC и şi valorile maxim admisibile pentru UCE.admis., IC.admis., РC.admis..

În unele îndrumare sunt prezente valorile coeficienţilor de amplificare pentru schema de cuplare bază comună (BC) . În aşa caz valoarea coeficientului de amplificare a curentului pentru schema de cuplare EC se calculează, utilizând relaţia .

2. Regimul de funcţionare al tranzistorului se determină conform dreptei de sarcină (caracteristica dinamică de ieşire), trasate pe familia caracteristicilor de ieşire pentru schema de cuplare EC. Trasarea dreptei de sarcină este prezentată în fig.3,a. Dreapta de sarcină este trasată după două puncte: iniţial P şi punctul 1 care este determinat de valoarea tensiunii de alimentare ЕC. Coordonatele punctului P sunt curentul IC0 şi tensiunea UCE0 (adică curentul şi tensiunea ce corespund valorii Uintr.max. = 0).

Se defineşte I0C = (1,05…1,20)Iieş. = (1,05…1,20)Is.max. însă nu mai redus de 1 mА şi UCE0 = Uieş.max. – Urest.max., unde – Urest.max. prezintă valoarea minim admisibilă pentru UCE.

La valori UCE < Urest. apar distorsiuni neliniare destul de mari fiind fapt că în gama de lucru se plasează porţiunile caracteristicilor statice cu neliniaritate majoră. Pentru tranzistoarele de putere redusă putem Urest. = 1 V. Pentru regimul de funcţionare clasa A punctul de lucru P trebuie să fie plasat la mijlocul caracteristicii dinamice (când semnal de intrare nu este). În aşa caz variaţiei curentului de intrare (curentul bazei) corespund variaţii proporţionale ale curentului colectorului (curent de ieşire).

La alegerea regimului de funcţionare al tranzistorului este necesar să se îndeplinească condiţia IC.min. ICs = IC0.