Calculator schemă amplificator cu un tranzistor bipolar

În figura 1 este prezentată probabil cea mai simplă schemă de amplificator cu un tranzistor bipolar. Sub ea este adăugat un formular de calcul care, în funcţie de caracteristicile dorite, îţi spune ce valori trebuie să foloseşti pentru componentele din schemă. Bineînţeles, nu vei putea găsi de fiecare dată exact valorile care ţi le oferă acest calculator şi de aceea în practică vei fi nevoit să alegi valori apropiate de acestea.

Figura 1. Schema amplificator cu un tranzistor bipolar (in conexiune emitor comun)

Figura 1. Schemă amplificator cu un tranzistor (în conexiune emitor comun)

Instrucţiuni de utilizare a formularului de calcul de mai sus:

  • introduci valoarea tensiunii de alimentare a circuitului (în câmpul V+). Această tensiune se alege în funcţie de tensiunea pe care vrei s-o obţii la ieşire, după următoarea regulă: tensiunea de alimentare trebuie să fie de cel puţin 3 ori mai mare decât valoarea RMS a semnalului de ieşire.
  • introduci valoarea RMS maximă a semnalului pe care doreşti să-l aplici la intrarea amplificatorului (în câmpul UIN);
  • introduci valoarea RMS maximă a semnalului pe care doreşti să-l obţii de la ieşirea amplificatorului (în câmpul UOUT);
  • introduci valoarea dorită a impedanţei de intrare (în câmpul ZIN). Pentru aplicaţii din domeniul audio, impedanţa de intrare de obicei trebuie să fie undeva între între 1 şi 100kΩ;
  • introduci valoarea dorită pentru impedanţa de ieşire (în câmpul ZOUT). Pentru aplicaţii din domeniul audio, impedanţa de ieşire de obicei trebuie să fie undeva între 100Ω şi 5kΩ;
  • introduci valoarea frecvenţei minime a semnalului de intrare (în câmpul Fmin). Pentru aplicaţii din domeniul audio, trebuie să consideri o frecvenţă minimă de 20Hz;
  • introduci factorul minim de amplificare (β) al tranzistorului T1 (în câmpul βmin). Dacă intenţionezi să foloseşti tranzistoare bipolare de mică putere, atunci poţi considera o valoare a lui β de cel puţin 200.
  • click pe butonul Calculează pentru a obţine Datele de ieşire;
  • alegi rezistenţe si condensatori cu valori cat mai apropiate de cele oferite de calculator pentru R1R2R3R4C1 min şi C2 min;
  • te asiguri ca tranzistorul bipolar pe care intenţionezi să-l foloseşti suportă curenţi şi tensiuni mai mari decât IC max şi V+;
  • faci rost de o sursa de tensiune care sa poate oferi un curent mai mare decat IC mediu;
  • în acest punct ai obţinut valorile tuturor componentelor din figura 1, deci te poţi apuca să construieşti montajul.

Observaţie 1: dacă în câmpurile R1R2, R3 sau R4 este afişat mesajul “Eroare 1” asta înseamnă că trebuie să creşti valoarea lui V+ sau să reduci valoarea lui UOUT.

Observaţie 2: dacă în câmpurile R1R2, R3 sau R4 este afişat mesajul “Eroare 2” asta înseamnă că trebuie să modifici datele de intrare astfel încât UIN să fie mereu mai mică decât UOUT.

Observaţie 3: dacă în câmpurile R1R2R3 sau R4 este afişat mesajul “Eroare 3” asta înseamnă că trebuie să creşti valoarea lui βmin sau valoarea lui ZOUT.

Observaţie 4: schema este sensibilă la deteriorarea performanţelor prin fenomenul numit derivă termică. Pentru a reduce influenţa acestui fenomen este recomandat ca tensiunea UR4 (tensiunea care apare pe rezistenţa R4) să nu fie mai mică de 0,5 V  sau ca amplificarea schemei să nu fie aleasă mai mare de 10-15. În cazul în care ai nevoie de amplificări mai mari citește aici.

Relaţii de calcul utilizate

Datele de ieşire ale calculatorului de mai sus sunt aşezate într-o ordine pe care eu am considerat-o mai practică. În realitate însă, calculatorul urmează o ordine diferită de calcul a acelor date, ordine pe care o prezint şi eu în tabelul de mai jos.

Ecuaţie Denumirea termenului de calculat
\dpi{100} \mathbf{R_3[\Omega ]=Z_{OUT}} Valoarea rezistenţei R3
\dpi{100} \mathbf{Amplificare=\frac{U_{OUT}}{U_{IN}}} Amplificarea totală a schemei
\dpi{100} \mathbf{R_4[\Omega ]=\frac{R_3}{Amplificare}} Valoarea rezistenţei R4
\dpi{100} \mathrm{I_C[A]=I_{R_{3}}=\frac{U_{R_{3}}}{R_3}=\frac{\frac{Vcc}{2}}{R_3}=\frac{Vcc}{2\cdot R_3}} Valoarea curentului care curge prin colectorul tranzistorului T1
\dpi{100} \mathrm{I_{BE}[A]=\frac{I_C}{\beta }} Valoarea curentului care curge prin baza tranzistorului T1
\dpi{100} \mathrm{U_{BE}[V]=0,65[V]} Tensiunea de deschidere a joncţiunii BE a tranzistorului T1
\dpi{100} \mathrm{R_{BE}[\Omega ]=\frac{U_{BE}}{I_{BE}}} Valoarea rezistenţei dintre baza şi emitorul tranzistorului T1
\dpi{100} \mathrm{I_{R_{4}}[A]=I_C+I_{BE}} Valoarea curentului care curge prin rezistenţa R4
\dpi{100} \mathrm{U_{R_{4}}[V]=I_{R_{4}}\cdot R_4} Tensiunea de la bornele rezistenţei R4
\dpi{100} \mathrm{U_B[V]=U_{BE}+U_{R_{4}}} Tensiunea dintre baza tranzistorului şi masă (GND)
\dpi{100} \mathrm{I_{R_{1}}[A]=I_{R_{2}}+I_{BE}=\frac{U_B}{Z_{IN}}} Valoarea curentului care curge prin rezistenţa R1
\dpi{100} \mathrm{U_{R_{1}}[V]=Vcc-U_B} Tensiunea de la bornele rezistenţei R1
\dpi{100} \mathbf{I_{C}\, max[A]=\frac{Vcc}{R_3}} Valoarea maximă a curentului care curge prin colectorul tranzistorului T1
\dpi{100} \mathbf{I_{C}\, mediu[A]=\frac{I_{C}\, max}{2}} Valoarea medie a curentului care curge prin colectorul tranzistorului T1
\dpi{100} \mathbf{R_2[\Omega ]=\frac{1}{\left ( \frac{1}{Z_{IN}}-\frac{1}{R_{BE}+R_4} \right )}} Valoarea rezistenţei R2
\dpi{100} \mathbf{R_{1}[\Omega ]=\frac{U_{R_1}}{I_{R_1}}} Valoarea rezistenţei R1
\dpi{100} \mathbf{C_{1}min.[F]=\frac{10}{Z_{OUT}\cdot 2\cdot \pi \cdot F_{min}}} Valoarea minimă a condensatorului C1
\dpi{100} \mathbf{C_{2}min.[F]=\frac{10}{Z_{IN}\cdot 2\cdot \pi \cdot F_{min}}} Valoarea minimă a condensatorului C2

Dacă ţi-a plăcut acest articol, distribuie-l mai departe în grupul tău de prieteni !

Cu bine,

Ciprian

1 thought on “Calculator schemă amplificator cu un tranzistor bipolar

Leave a Comment