Hogyan kell tranzisztoros kapcsolást méretezni?

Ut=12 V, UC=10 V, IC=0,3 mA. Ezekből kiszámítható a kollektor ellenállás:

RC=(Ut−UC)/IC=(12−10)/0,3=6,67 kΩ

A legközelebbi szabványérték: RC=6,8 kΩ

A földelt emitteres fokozat erősítése, ha a kimenet terheletlen: A=h21/h11·(RC·1/h22)/(RC+1/h22)

A gyakorlatban RC<<1/h22, ezért az erősítés közelítőleg: A=(h21/h11)·RC

A h21/h11=gm a tranzisztor meredeksége, amely kis kollektoráramoknál közelítőleg: gm≈39·IC

Jelen esetben: gm=39·IC=39·0,3=11,7 mA/V

RC=6,8 kΩ esetén az erősítés: A=gm·RC=11,7·6,8=80

Ez jóval több, mint a kívánt 20-as érték. Az A=20 úgy érhető el, hogy az emitter ellenállást két tagból állítjuk össze és csak az egyiket hidaljuk át kondenzátorral. Az ilyen kapcsolású fokozat erősítése közelítőleg:

A=gm·RC/(1+gm·RE)

Ebből kifejezve az emitter ellenállást: RE=RC/A−1/gm=6,8/20−1/11,7=255 Ω

Ez célszerű a következő kisebb szabványértékre kerekíteni, RE=240 Ω

Megadták, hogy Ut=12 V és UC=10 V, ebből adódik, hogy a fokozatból kivehető maximális feszültség csúcsértéke: 2 V. Így a szimmetrikus kivezérelhetőség érdekében arra kell ügyelni, hogy a tranzisztoron is legalább ekkora feszültség essen, amiből adódik, hogy az emitter feszültsége legfeljebb 12−10−2=8 V lehet. Válasszuk ezt UE=6 V-ra. Ekkor a munkapont beállító emitter ellenállás:

RE2=UE/IE≈UE/IC=6/0,3=20 kΩ

Mivel UEB≈0,6 V, a bázis feszültsége: UB=UE+UEB=6+0,6=6,6 V

A katalógus szerint IC=0,3 mA-nél az áramerősítés: h21≈120

Ezzel a bázisáram IB=IC/h21=300/12=2,5 µA

A megfelelő munkapont stabilitáshoz a bázisosztó áramát ennek legalább a tízszeresére kell választani Io=25 µA-re. A bázisosztó alsó tagjára a bázisfeszültség kerül, rajta a választott 25 µA áram folyik, így az értéke:

RB2=UB/Io6,6/0,025=264 kΩ≈270 kΩ

A bázisosztó felső tagjára Ut−UB feszültség kerül, rajta Io+IB áram folyik, így az értéke:

RB1=(Ut−UB)/(Io+IB)=(12−6,6)/(0,025+0,0025)=196 kΩ≈200 kΩ

Itt van a kapcsolás egy áramkör szimulátorban:

[link]

A 2N2219A főbb jellemzőiben egyezik a 2N2222A-val. A kiszámított ellenállás értékekkel elég jól beáll a kívánt munkapont. A bemeneti feszültség csúcsértéke 10 mV, a kimeneti feszültség csúcsértéke kb. 204 mV, ennek alapján a feszültségerősítés: A=204/10=20,4. RE1=270 Ω-mal már csak A=18,7 lenne, az A=20 RE1=250 Ω közelében állna be, de ez az 5%-os sorozatban nem szabványos érték.

Itt megnézheted:

[link]

Az „Áramvisszacsatolás” fejezetnél. Itt van egy földelt emitteres kapcsolás emitter kondenzátor nélkül, illetve lejjebb megtalálod azt a kapcsolást is, amit én rajzoltam. Ennek az a lényege, hogy az áthidalatlan emitter ellenálláson negatív áram visszacsatolás jön létre, amely csökkenti az erősítést. Így az áthidalatlan emitter ellenállás megfelelő megválasztásával elérhető a kívánt erősítés.

Ha ezt nem tanultátok, akkor milyen módon lehetne beállítani az erősítést éppen A=20 értékre? A feladat szerint ez azért probléma, mert a megadott tápfeszültségből, kollektor feszültségből és kollektoráramból adódik egy kollektor ellenállás. Így kötött érték a kollektoráram és kollektor ellenállás és a tranzisztortípus, akkor hogyan lehet beállítani a feszültségerősítést egy megadott értékre? Egyetlen lehetőség, hogy a bemeneten vagy a kimeneten le kell osztani a feszültséget annyira, hogy a teljes erősítés 20 legyen. Meg az emitterfeszültség is viszonylag széles határok között választható meg. Ezekre nem volt valami utalás? Esetleg le tudnád fényképezni, hogy szólt az eredeti feladat?