Image150 (2)

palili

technika lutownicza końcówki kablowe narzędzia

leżnie od wyboru rezystancji R3, maksymalny przebieg zmienny na kolektorze ma mieć amplitudę 400mV. Sygnał o amplitudzie 100mV należy bowiem wzmocnić czterokrotnie, a to oznacza, ii na oporności obciążenia Ro=2k/2 wystąpi napięcie szczytowe 400mV, co da prąd szczytowy w obciążeniu 0,2mA I wzmacniacz tranzystorowy musi dostarczyć do obciążenia taki prąd.

Prawdopodobnie jeszcze nie czujesz tego intuicyjnie, ale w praktyce perspektywy zwiększania R4 i zmniejszania poboru prądu zależą od... napięcia stałego na kolektorze, a w sumie też od napięcia zasilania. Prawdopodobnie nie domyślasz się, dlaczego występuje taka zależność. Kilku uczestników stwierdziło, że napięcie zasilania niepotrzebnie wynosi 7,5... 10V i mogłoby być znacznie mniejsze. Niby tak, ale za chwilę się przekonasz, że czym wyższe napięcie, tym bardziej możemy zwiększyć R3 i zmniejszyć prąd kolektora.

W sumie sprawa jest dość prosta, trzeba tylko bliżej przyjrzeć się prądom. Przecież dla przebiegów zmiennych obciążeniem wzmacniacza jest równoległe połączenie R3 i Ro, które dają jakąś oporność Rc. Ilustruje to wcześniejszy rysunek C. Aby łatwiej zrozumieć szczegóły, przeanalizujmy analogiczny układ, ale z tranzystorem PNP, jak na rysunku D, gdzie też zaznaczyłem rezystancję wypadkową Rc, która nas najbardziej interesuje. To oczywiste, że przepływ składowej zmiennej prądu kolektora i, ma w^fywołać na oporności Rc napięcie zmienne u_c o wartości szczytowej 0,4V. Znając wartość Rc, czyli wypadkowego połączenia R3 i Ro, z prawa Ohma bardzo łatwo policzymy amplitudę prądu, który na rezystancji Rc wywoła spadek napięcia 400mV: icuu = 0,4V / Rc

Na razie analizujemy przebiegi zmienne, ale do obliczeń punktu pracy tranzystora i wartości rezystorów potrzebne są wartości prądów i napięć stałych. Dlatego pytamy: a cóż to jest ta składowa zmienna i_c?

To przecież zmiany stałego, spoczynkowego prądu kolektora. Na stały prąd spoczynko

wy nałożona jest składowa zmienna. Od razu widać, że ta składowa zmienna nie może być mniejsza od spoczynkowego stałego prądu kolektora, jak obrazowo pokazuje rysunek E. Przy takim wyborze punktu pracy prąd kolektora w szczytach wysterowania spada do zera, a stały spoczynkowy prąd kolektora wynosi Ic - 0,4V/Re. Spoczynkowy prąd kolektora może być znacznie większy, jak na rysunku F, ale my chcemy oszczędzać prąd. więc ustalimy jakąś wartość prądu spoczynkowego tylko nieco większą od obliczonej wartości icm»x, mniej więcej jak na rysunku G.

° -k!

średni prąd stały - prąd spoczynkowy

Już patrząc na wzór: i_cnM = (1,4V / Rc i rysunek E, widzimy, że czym mniejsza wartość Rc, tym większy jest wymagany prąd szczytowy i_Cma\, a tym samym większy musi być prąd spoczynkowy kolektora. 7. drugiej strony, czym większa wartość Rc, tym mniejszy jest wymagany prąd

Musimy teraz uwzględnić, że Rc zależy ud R3: Przykładowo jeśli R3 miałby wartość 222/2, to wypadkowa oporność obciążenia Rc (R3| Ro) wyniesie 2000, wtedy dla uzyskania amplitudy przebiegu zmiennego wartość stałego prądu spoczynkowego musiałaby wynosić co najmniej 2mA (0,4V i 0,2k£2).

Jeślibyśmy zastosowali R3=Ro=2kQ, wtedy wypadkowa oporność obciążenia dla przebiegów zmiennych wyniesie Jk£X więc

uzyskanie na takim obciążeniu napięcia o amplitudzie 400mV wymaga przepływu prądu zmiennego o amplitudzie 0.4mA, do czego zgodnie z rysunkiem E potrzebny jest stały prąd spoczynkowy o wartości co najmniej 0,4inA.

Teoretycznie najmniejsza wartość Rc to 2kH i wtedy moglibyśmy pracow ać przy spoczynkowym prądzie kolektora 0,2mA, ale wtedy rezystancja R3 musiałaby być nieskończenie wielka (obciążenie musiałoby mieć postać źródła prądowego - jest to zasadniczo możliwe, ale nie będziemy rozważać takiej ewentualności).

Jak widać, czym większa wartość R3, tym mniejszy mógłby być pobór prądu. W naszym bateryjnym przyrządzie powinniśmy więc wybrać jakąś możliwe dużą wartość R3. Jednak nie może ona być dowolnie duża. Przecież z uwagi na wymaganą wartość składowej zmiennej i_c™« spoczynkowego prądu kolektora na pewno nic możemy zmniejszyć poniżej 0,2mA.

1 tu pomału dochodzimy do problemu napięcia zasilania.

Jeszcze raz zwróć uwagę, żc rysunki E.. .G pokazują prąd kolektora, czyli sumaryczny prąd obciążenia, na który składa się prąd płynący przez R3 oraz składowa zmienna płynąca przez Ro. Ilustruje to rysunek II. Przez kondensator płynie tylko składowa zmienna i« o amplitudzie 0,2mA, co na rezystancji Ro daje wymagane napięcie szczytowe 0.4V.

A jak wygląda prąd płynący przez R3? I jaki jest przebieg napięcia R3?

Otóż zarówno na Ro, jak i na R3 występuje to samo napięcie zmienne o amplitudzie 0,4 V, bo przecież kondensator dla przebiegów zmiennych ma pomijalnie małą oporność. A więc pizez R3 płynie jakaś składowa zmienna. 7.godnie z prawem Ohma, czym większa wartość R3, tym mniejsza jest ta składowa zmienna prądu (ir=0,4V/R3) Ale pamiętajmy, że przez R3 płynie też składowa stała prądu kolektora, która zgodnie z wcześniejszymi obliczeniami na pewno musi być większa niż 0,2mA Okazuje się, że zgodnie /. rysunkiem H, prąd kolektura (na przykład według rysunku E) rozpływa się w dwóch gałęziach. Zgodnie z prądowym prawem Kirchhoffa prąd kolektora nie może zaginąć i musi być sumą prądów płynących przez R3 i Ro. Podział prądów zależy od wartości R3 Przy równości

Elektronika dla Wszystkich Listopad 2006 37