Image138 (2)

*12V

Rys. 56

♦12V

♦12V

Rys. 58

Zastosujemy rezystor o standardowej wartości 22012.

Pojemność kondensatora C3 musi być taka, żeby przy najniższej przenoszonej częstotliwości reaktancja pojemnościowa była mniejsza od wartości R5. Dla pasma akustycznego przyjmiemy tę dolną częstotliwość równą 20Hz i policzymy pojemność z przekształconego wzoru na reaktancję kondensatora (Xc = 1/ 2*Jl*f*C)

C2 > 0,16 / f*Xc

Częstotliwość podamy w hercach, reaktancję w omach, wynik wyjdzie w faradach:

C2 > 0,16 / (20Hz*22012) = 3,6*10 ^SF C2 >36uF

Przyjmiemy wartość 47uF lub lepiej lOOuF.

Możemy też obliczyć minimalną wymaganą pojemność C2 i Cl. Przy dolnej częstotliwości granicznej reaktancja pojemnościowa C2 powinna wynosić mniej niż współpracująca oporność Ro, czyli mniej niż 20kl2. Wykorzystujemy wzór

C3 > 0,16 / f*Xe

C3 > 0,16/ (20Hz*20000ai = 0,4uF

Możemy zastosować kondensator stały o pojemności 470nF lub lepiej luF, albo „elek-trolita” o pojemności 1... IOuF.

Żeby określić wymaganą minimalną wartość pojemności Cl, należy oszacować wartość rezystancji wejściowej wzmacniacza dla przebiegów zmiennych - porównaj rysunek 49b. Oporność wejściowa samego tranzystora Ri to oporność „emiterowa” Re pomnożona przez wzmocnienie prądowe tranzystora. Jak już wiemy, dla przebiegów zmiennych oporność emiterowa nie iest równa rezystancji R4, tylko jest wypadkową oporności R4 i R5 i wynosi około 19012. Przyjęliśmy minimalne wzmocnienie prądowe (3=100, więc oporność samego tranzystora Rt będzie nic mniejsza niż 19ki2. Wypadkowa oporność wejściowa będzie dużo mniejsza z uwagi na wpływ R1 i R2 zgodnie z rysunkiem 49 będzie opornością równoległego połączenia RI (91kl2), R2 <27kl2) i obliczonej właśnie oporności wejściowej iranzystora Rt (19kl2). Można tu skorzystać ze wzoru na rezystancję połączenia równoległego kilku rezystorów:

l/Rwe = 1/ RI + 1/R2+ 1/Rt

1/Rwe = 1/ 91 kii + 1/27ki2 + !/19kl2 l/Rwe ^_ 0,01 lmS 4- 0,037mS+- 0,0526mS 1/Kwe = 0,1 mS Rwe = I0ki2

Zamiast przeprowadzać takie obliczenia, można też oszacować wartość rezystancji wejściowej w przybliżeniu: wartości R2 i Rt są zbliżone, więc rezystancja ich połączenia równoległego będzie z grubsza połową ich wartości, czyli około 11 k!2, u do tego dojdzie wpływ kilka razy większe rezystancji KI, równej 9lkl2. co da wartość właśnie około 10kl2.

lak czy inaczej do obliczenia minimalnej wurtościCl weźmiemy oporność 10kl2 cal kowita rezystancja wejściowa na pewno nie będzie niższa. Mamy

Cl > 0,16 / f*Xc

C1 > 0.16 / (201 Iz* 1000012) = 0,8uF

Możemy zastosować kondensator stały o pojemności luF, albo „elektrolitu” o pojemności 1... 1 OuF.

Układ może więc mieć wartości elementów jak na rysunku 56 Ale niekoniecznie...

Można na przykład zacząć od innej rezystancji kolektorowej R3 lub zastosować dzielnik Rl, R2 o innych wartościach.

Jeśli na przykład wiemy, że współpracujący wzmacniacz mocy ma czułość, pow iedzmy 0.775V, to na jego wejściu nie są potrzebne większe sygnały (które i tak powodowałyby przesterowanie). Czułość 0,775V to skuteczna wartość napięcia sinusoidalnego, więc maksymalna amplituda przebiegu zmiennego nie przekroczy 1,1V (0.775V*1,41). Jeśli tak, to można zmniejszyć napięcie stałe na rezystorze R3. Musi ono jednak być większe od spodziewanej największej amplitudy. Przyjmijmy wartość 1,5V. Niech prąd kolektora nadal wynosi około 1,1 mA. więc możemy obniżyć wartość R.3 do wartości R3 = 1,5V / UmA

w praktyce do I,4kl2. Rezystancja wyjściowa obniży się z 4,7kl2 do l,4k!2, a po uwzględnieniu Ro=20kl2 rezystancja „kolektorowa” Rc wyniesie 1,31 kii. Żeby teraz uzyskać wzmocnienie 20 razy, rezystancja „emiterowa” musi wynieść 65,511 R5 będzie miał w^rartość 6812, a C3 - ponad 1 OOuF. Z uwagi na mniejszą wartość Re (ok. 6512) znacząco zmniejszy się też rezystancja wejściowa nawet o połowę, czyli do 5k!2. Na wszelki wypadek trzeba więc powiększyć pojemność Cl do 2,2uF - patrz rysunek 57.

Jak widać, zmniejszenie rezystancji wyjściowej przez zmniejszenie R3 pociągnęło za sobą szereg niezbyt korzystnych skutków. A może zrobić odwrotnie: jeśli wymagana amplituda wyjściowego przebiegu zmiennego jest niewielka, to zwiększyć wartość R3.

Wtedy spoczynkowe napięcie stale na R3 będzie większe niż napięcie stałe Uce- Jednak tranzystor pracujący przy małych napięciach kole-ktor-emiter wprowadzi więcej zniekształceń, dlatego ustalmy napięcie spoczynkowe między kolektorem a emiterem równe co najmniej 2,5V, przez co podczas pracy chwilowe napięcie Uch nie będzie mniejsze niż 1.4V. Na R3 wystąpi napięcie stałe 7,5V, czyli wartość R3 trzeba zwiększyć:

R3 = 7,5V / l,lmA R3 - 6,8kl2

Rezystancja „kolektorowa” wyniesie Rc - R3*Ro ⁷ (R3+Ro)

Rc = 6,Rkl2*20kl2 / (6,8kl2+20kl2)

Rc - 5,lkl2

Aby uzyskać wzmocnienie 20x, rezystancja „emiterowa” powinna wynosić 25512. Znów korzystamy z przekształconego w zoru: R5 - (R4 * Re) /(R4 Re)

R = (1,8kQ * 0,25 5kQ) / (1,8ki2 - 0,255kl2) - 0,297kQ

Zastosujemy rezystor R5 o standardowej wartości 30012 i C3 o pojemności 47uF. Rezystancja wejściowa Rt wzrośnie do ponad 30kl2. a całkowita rezystancja wejściowa Rwe do ponad 12kQ. co pozwoli zastosować Cl o pojemności 0,68uF - patrz rysunek 58.

Prezentowane obliczenia są uproszczone i nie uwzględniają wszystkich szczegółów omawianych w podręcznikach. Szereg dalszych informacji o dobieraniu punktu pracy tranzystora można znaleźć w rozwiązaniu zadania Policz 124 w tym numerze EdW. Podane tam informacje także nie uwzględniają wszystkich subtelności. Ale szczerze mówiąc, tylko takie obliczenia mają praktyczny sens, ponieważ lak naprawdę nic znamy dokładnych wartości paramerrów danego egzemplarza tranzystora i używamy rezystorów o tolerancji 5%. Wbrew' potocznym wyobrażeniom, pomiar wzmocnienia danego tranzystora multimctrem nic zawsze wyjaśnia sprawę, ponieważ jest to pomiar przy bardzo małym stałym prądzie kolektora, a ściśle biorąc do obliczeń należałoby podstawić war tość wzmocnienia dla przebiegów zmiennych przy danym prądzie pracy, który zapewne będzie inny niż prąd podczas pomiaru. Szczegółow-e podręcznikowe analizy są więc teoretyczną zabawą, mało przydatną w praktyce Mają one wartość o tyle, żc rozwijają umiejętności rachunkowe i przygotowują do daleko hardziej złożonych analiz, spotykanych na wyższych studiach i w pracy niektórych zawodowych konstruktorów'.

Natomiast w hobbystycznej praktyce obliczenia i dobór rezystancji układu OE można jeszcze bardziej uprościć. Na początek trzeba przyjąć wartość R3, kilkakrotnie mniejszą od oporności obciążenia Ro, i spadek napięcia na R3 oraz spadek nap:ęcia na rezystorze R4 (0,5.. 2V). Pozwala to obliczyć prąd kolekto-

Elektronika dla Wszystkich Listopad 2006 25