Находим элементы схемы, определяющие выбранный режим.

Сопротивление эмиттера R_э совместно с делителем в цепи базы R₁ и R₂ определяет амплитуду напряжения входного сигнала U_вх = U_бэ, так как через него протекает ток отрицательной обратной связи (ООС), создающий на базе напряжение ООС, компенсирующее тепловой уход рабочей точки. Действие ООC заключается в следующем.Повышение температуры при нагреве транзистора вызывает увеличение тока I_э, а, следовательно падение напряжения U_э= I_э*R_э, что влечет уменьшение напряжения U_бэ = U_б - I_э*R_э, и соответствующее уменьшение I_б. Вследствие этого ток I_э уменьшается, компенсируя его первоначальное возрастание. Процесс в функциональной взаимосвязи представится таким образом:

t^o↑ → I_э↑ → U_э= I_э*R_э↑ → U_бэ = (U_б - I_э*R_э)↓ → I_б↓ → I_э↓

Сопротивление резистора R_э выбирается из соотношения:

R_э < U_{к мин} / I _{к о}, т.е. R_э < 1, 2 В / 3 мА = 0, 4 кОм. (5)

Выбираем стандартное сопротивление R_э = 0, 39 кОм = 390 Ом (см. Приложение).

6_б) СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕЛИТЕЛЯ R₁ и R₂.

Сопротивления резисторов базового смещения находят из соотношений, определяющих эквивалентное сопротивление в цепи базы R_б и заданное значение коэффициента стабилизации К_ст, а также из выражения, связываю-щего напряжения в цепи базы U_бэ и U_б:

R_б = (R₁∙ R₂) / (R₁ + R₂); К_ст = 1 + β ∙ R_э/(R_э + R_б) (6)

U_б = U_бэ + I_э∙ R_э = (E_к∙ R₂) / (R₁ + R₂) (7)

Если коэффициент К_ст не задаётся, то на практике часто принимают R_б ≈ 10R_э, при котором не шунтируется вход по переменному току и одновременно достигается приемлемый К_ст ≥ (3 – 10).

При известных значениях К_ст =8 и коэффициенте усиления тока БПТ β =100 (из справочника берем среднее значение) из формулы (6) для К_ст имеем:

8 = 1 + 100∙ 390/(390 + R_б), или 7∙ R_б = (100*390) – 3570, откуда

R_б = 5061 Ом

U_б = U_бэ + I_э∙ R_э ≈ I_э∙ R_э ≈ I_{к о}∙ R_э = 3∙ 10^-3∙ 390 =1, 17 В

U_б = (E_к∙ R₂) / (R₁ + R₂); → 1, 17 = (6∙ R₂) / (R₁ + R₂); → R₁ = 4, 13∙ R₂;

R_б = (R₁∙ R₂) / (R₁ + R₂); → 5061 = 4, 13∙ R₂² / (5, 13∙ R₂) = 0, 805∙ R₂; →

R₂ = 6287 Ом; R₁ = 4, 13∙ 6287 = 25965 Ом

Принимаем R₁ = 27 кОм; R₂ = 6, 2 кОм;

I_∂ = E_к / (R₁ + R₂) = 6 В / 32, 3 кОм = 0, 19 мА < I_{к о},

что является благоприятным с точки зрения экономичности усилителя!

6в) КОЛЛЕКТОРНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ R_к

Из рис.1в и уравнения нагрузочной линии, а также формулы (2) имеем:

I_к = E_к / R_о; → R_о = E_к / I_к = 6 В / 6 мА = 1 кОм;

R_{н экв} = R_о – R_э = 1 – 0, 39 = 0, 61 кОм;

т. е. подставляя найденные R_о и R_к в формулу для R_к , полученную из (2), имеем:

R_к = (R_н ∙ R_{н экв}) /(R_н - R_{н экв}) = (1 ∙ 0, 61)/(1 – 0, 61) =1, 56 кОм

Принимаем R_к = 1, 6 кОм (см. Приложение).

6г) БЛОКИРУЮЩАЯ ЁМКОСТЬ (ЭМИТТЕРНЫЙ КОНДЕНСАТОР).

Конденсатор C2, шунтирующий эмиттерный резистор R_э = R4 (рис.1а) необходим для того, чтобы исключить действие ООС на частоте переменного сигнала, уменьшающей усиление каскада. Величина его емкости должна быть такова, чтобы его емкостное сопротивление на минимальной частоте сигнала было очень мало. Обычно ее величина определяется из соотношения:

1/(ω _мин∙ С) ≤ (0, 2 – 0, 1)∙ R_э

При С_э = 10 мкФ и минимальной частоте сигнала 1 кГц величина Х_с:

X_с = 1/(ω _мин∙ С_э) = 1 / (2∙ π ∙ 1∙ 10³∙ 10∙ 10^-6) = 15, 92 < 0, 15∙ 390 = 58, 5

То есть величина Х_с =15, 92 Ом почти в 25 раз меньше R_э что вполне благоприятно для исключения действия ООС на частоте сигнала (ООС по постоянному току, стабилизирующая рабочую точку при нагреве транзистора, при этом не нарушается!).

Окончательно получаем: R1 = 27 кОм; R2 = 6, 2кОм; R4 = 390 Ом; R3 = 1, 6 кОм;

C2 = 10 мкФ; емкость разделительного конденсатора C1 также может быть равна 10 мкФ, разделяя цепь источника сигнала от базовой цепи БПТ по постоянному току и оказывая малое со­противление переменному сигналу, см. рис.1а.