Image137 (2)

■ Pod lupą

0

4,7k

Hh

C)

Rys. 54

Rys. 55

♦ 12V

Na rysunku 5Ib pokazana jest pokrewna wersja.

Chcemy, żeby układ z rysunku 5la w zakresie pasma akustycznego miał wzmocnienie równe 26dB. czyli 20 razy. Obciążeniem tego przcdwzmacniaeza będzie wejście współpracującego wzmacniacza mocy o rezystancji 20kU. Układ będzie zasilany napięciem słabilizowanym 12V Dobierzmy wartości elementów.

I od razu na początek ważna informacja: nie ma jednego jedynego słusznego przepisu na dobór wartości elementów. Wartości elementów możemy według uznania wybrać w szerokim zakresie, byle tylko zachować kluczowe zasady.

Dobór elementów zaczynamy niejako od końca: Rezystancja wyjściowa przcdwzmac-niacza jest zbliżona do wartości rezystora R.3. Znów, analogicznie jak na rysunku 49, oporność obciążenia dla przebiegów zmiennych jest równoległym połączeniem R3 i Ro. Ilustruje to rysunek 52, który nasuwa takie same wnioski, jak wcześniejszy rysunek 44 (EdW 10/2006). Zasadniczo moglibyśmy zastosować R3 o dowolnej wartości w zakresie 10012...100k£2. Jeśli jednak obciążenie Ro ma rezystancję 20ki2. wartość R3 pow inna być znacznie mniejsza, żeby zbytnio nie zmniejszać sygnału. Sensowny zakres wartości R3 to Ikl2...10kl2 - przyjmijmy R3 = 4,7k£2. Wtedy dołączenie obciążenia 20ki2 zmniejszy sygnał wyjściowy tylko o 20%, czyli o niecałe 2 decybele.

Po wybraniu wartości R3 musimy zdecydować, jaki ma być prąd kolektora. Jednak wcześniej warto ustalić, jaki będzie spadek napięcia na R4. Nic ma tu ścisłych reguł czym większy spadek napięcia na R4. tym większa stabilność mniejsza wrażliwość na zmiany temperatury i rozrzut parametrów tranzystora. W praktyce spadek napięcia na R4 nic powinien być mniejszy niz 0,5V. My przyjmijmy większą wartość napięcia stałego na R4, równą 2V.

Wracamy do prądu kolektora. Największy sygnał wyjściowy uzyskamy, gdy w spoczynku spadek napięcia na R3 będzie równy napięciu między kolektorem a emiterem. Z innych względów, w tym dla minimalizacji zniekształceń przy największych amplitudach, korzystne jest. jeśli spoczynkowy spadek napięcia na R3 będzie o 0,5... IV mniejszy niż spoczynkowe napięcie Ucf. My decydujemy się na pierwszą opcję.

Rys. 52

a) ™ b)

Ponieważ na R4 wystąpi napięcie 2V, więc dzieląc resztę na dwie równe części, uzyskamy 5V, co obrazowo pokazuje rysunek 53.

Jeśli na rezystorze 4,7kl2 ma wystąpić spadek napięcia 5V, prąd kolektora powinien być równy:

lc = 5V /4,7kQ= 1.064mA

Takiej precyzji oczywiście nie osiągniemy w praktyce będzie wynosił 0,9...l,2mA. Współczesne tranzystory mają wzmocnienie powyżej 100, więc prąd bazy będzie mniejszy niż 10 mikroamperów. Mając prąd kolektora i równy mu prąd emitera (z dokładnością do prądu bazy), możemy obliczyć wartość R4:

R4 = 2Y / l,064mA = l,88k£2

Zastosujemy najbliższą wartość z szeregu 5-proccntowego, czyli l,8k£2 i zaniedbamy niewielki błąd.

Napięcie na bazie jest sumą spadku napięcia na R4 i napięcia U»-. Moglibyśmy szukać w katalogach lub zmierzyć dokładną wartość napięcia Ube przy prądzie kolektora ImA, ale me ma to sensu, bo napięcie to znacznie zmienia się pod w'pływem temperatury {około 2mV na stopień Celsjusza) - przyjmijmy „standardową” wartość 0,6V. Napięcie na R3 powinno więc wynosić około 2,6V.

Teraz możemy obliczyć wartości dzielnika R1, R2. Możemy zastosować rezystory o różnej wartości, byle napięcie na bazie wynosiło 2.6V. Czym większe wartości rezystorów R1, R2, tym mniej będą zmniejszać rezystancję wejściową. W skrajnym przypadku R2 można byłoby usunąć. Przez R1 płynąłby po prostu prąd bazy. Jednak wtedy należałoby indywidualnie dobrać wartość Rl, zależnie od wzmocnienia egzemplarza tranzystora, by uzyskać potrzebne napięcia na bazie i emiterze, jak ilustruje rysunek 54.

My jednak chcemy uniezależnić się także od rozrzutu parametrów tranzystora, stosując w dzielniku takie rezystory, żeby prąd bazy nie obciążał zanadto dzielnika. Obliczenia przeprowadzimy tylko dla najgorsze- _

go przypadku, dla spodziewane- Rys. 53 go najniższego wzmocnienia    *i₂v

prądowego (3= l()0.

Czym mniejsze wartości Rl,

R2. tym mniejszy będzie wpływ prądu bazy. Jednak małe wartości Rl, R2 niekorzystnie zmniejszą rezystancję wejściową wzmacniacza. Zazwyczaj dobrym -k ube

$

kompromisem jes: przyjęcie prądu dzielnika mniej więcej 10-krotnie większego od spodziewanego prądu bazy. W naszym układzie prąd bazy nie będzie większy niż IluA, więc przyjmijmy mniej więcej l()-krouiie większy prąd płynący przez R2. Możemy śmiało przyjąć „okrągłą” wartość 12=1 OOuA (0,lmA) - patrz rysunek 55. Możemy teraz obliczyć R2:

R2 = 2,6V / 0, ImA = 26k£J Oczywiście przyjmujemy najbliższą wartość z szeregu, czyli 27k£2.

Na rezystorze Rl wystąpi napięcie 9.4 V (12V-2,óV), a płynie przezeń i prąd bazy, i prąd płynący przez R2. Weźmiemy do obliczeń sumę prądu 12 i prądu bazy, czyli około 0,11 ImA:

Rl = 9,4 V / 0,111 mA = 84,7 kii Możemy też pominąć prąd bazy i podstawić do wzoru przyjętą wartość prądu dzielnika równą 0,1 mA. Wtedy

Rl = 9,4V / 0,ImA = 94k£2 Weźmy wartość pośrednią z szeregu 5%, czyli 91k£2.

Ustaliliśmy parametry spoczynkowe, sla-łoprądowe. Wzmocnienie takiego układu dla przebiegów zmiennych wyznaczone jest przez stosunek rezystancji „kolektorowej” Rc do „emiterowej” Re patrz rysunek 47. Na razie, przy wartościach R3 4,7k£2 i R4 = 1,8k£2 wzmocnienie stałoprądowe bez obciążenia wyniosłoby około 2,6x, a nie 20x. Jednak zgodnie z rysunkiem 52, dla przebiegów zmiennych rezystancja „kolektorowa” będzie równoległym połączeniem R3 i Ro, czyli Rc = R3*Ro/(R3-Ro)

Rc = 4.7k£2*20k£2 / (4.7kO+20kn>

Rc = 3,8k£2

Aby uzyskać wzmocnienie 20x, rezystancja „emiterowa” powinna wynosić 19012. Musimy więc zastosować R5 o takiej wartości, żeby oporność równoległego połączenia R4||R5 wynosiła Re = 0,19k£2 Skorzystamy z przekształconego wzoru:

R5 = (R4 ♦ Re) / (R4 - Re) stąd

R = (1,8kś2 * 0,19k£2) / (1,8kś2 - 0,19kO) = 0.212k$2

24

Listopad 2006

Elektronika dla Wszystkich