In actieve modus is de BJT-collector 180 graden uit fase met de basis. Maar wanneer de BJT verzadigd is, zal de collector de neiging hebben om de basis te volgen wanneer de emitterweerstand aanwezig is. Dus de interpretatie hier is dat voor een deel van de cyclus je BJT verzadigd is en voor de rest heb je veel te veel versterking voor het signaal, met een bijna vierkante golf als uitgangsresultaat. Zoals al is opgemerkt, worden uw basisvoorinstellingsweerstanden natuurlijk onderdrukt door een ideale spanningsbron aan de basis. Dat is een ander serieus probleem.

Ik zal een benadering en een schema (hieronder) bespreken die je laten zien hoe je een beter ontwerp voor een BJT-fase als deze kunt benaderen.

Het lijkt erop dat je een winst van 13 wilt, door even snel te kijken. Uiteraard kunt u ook een uitgangsimpedantie van \ $ 13 \: \ text {k} \ Omega \ $ tolereren. Ik kies een andere versterking en een andere uitgangsimpedantie, maar niet te ver weg.

Laten we zeggen dat de spanningsversterking \ $ A_V = 10 \ $ moet zijn en dat ik je bestaande voedingsrail van \ $ V_ \ text {CC} = 10 \: \ text {V} \ $ . Hier is een benadering. (Er zijn er veel, niet slechts één. Maar ik ga er niet meer dan één voor je doornemen. Je kunt andere oppikken als andere mensen je erover vertellen.)

1. De maximale spanningsversterking is ongeveer 40 keer de ruststroom van de collector (in millimeters). Met \ $ A_V = 10 \ $ betekent dit \ $ I _ {\ text {C} _ \ text {Q}} \ gt 250 \: \ mu \ text {A} \ $ . Ik zou twee keer zoveel willen, indien mogelijk. Dus laten we \ $ I _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 500 \: \ mu \ text {A} \ $ instellen.
2. Gegeven \ $ I _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 500 \: \ mu \ text {A} \ $ en typisch klein -signaal BJT's, is het redelijk om te concluderen dat de rustende basis-emitterspanning ongeveer \ $ V _ {\ text {BE} _ \ text {Q}} \ ongeveer 660 \: \ is tekst {mV} \ $ .
3. Ik reserveer graag ongeveer \ $ 2 \: \ text {V} \ $ voor het minimum \ $ V_ \ tekst {CE} \ $ van de BJT, om het ver weg te houden van verzadiging, om te helpen omgaan met BJT-variaties en om de impact van het vroege effect enigszins te verminderen.
4. Ik reserveer graag ten minste \ $ 1 \: \ text {V} \ $ voor de rustgevende emitterspanning om verschillende redenen, maar belangrijker nog omdat ik dat zou doen graag onderwerpen aan temperatuur en onderdeelvariatie onder beheer.
5. Met \ $ V_ \ text {CC} = 10 \: \ text {V} \ $ en het aftrekken van de bovenstaande twee marges die ik zojuist heb gereserveerd, betekent dit dat er is ongeveer \ $ 7 \: \ text {V} \ $ over voor de verzamelaarsschommel. Maar ik wil ook ongeveer \ $ 2 \: \ text {V} \ $ marge aan de bovenkant van de collectorswing laten (beperking van vervorming door gainvariatie en Early Effect.) Dus ik wil niet dat de verzamelaar hoger komt dan \ $ 8 \: \ text {V} \ $ . Er blijft dus alleen \ $ 5 \: \ text {V} \ $ over voor de verzamelaarzwaai (max.)
6. Daarom is de rustende collectorspanning \ $ V _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 10 \: \ text {V} -2 \: \ text {V} - \ frac {5 \: \ text {V}} {2} = 5.5 \: \ text {V} = 1 \: \ text {V} +2 \: \ text {V} + \ frac {5 \: \ text {V}} {2} \ $ . In het kort: \ $ V _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 5.5 \: \ text {V} \ $ .
7. Van (1) en (6) kan ik een collectorweerstand berekenen van \ $ R _ {\ text {C}} = \ frac {10 \: \ text {V } -5.5 \: \ text {V}} {500 \: \ mu \ text {A}} = 9 \: \ text {k} \ Omega \ $ . Stel dit in op de nabije nauwkeurigheidswaarde van 5% van \ $ R _ {\ text {C}} = 9.1 \: \ text {k} \ Omega \ $ .
8. Van (1) en (4) kan ik een DC-emitterweerstand berekenen van \ $ R _ {\ text {E} _1} = \ frac {1 \: \ text {V}} {500 \: \ mu \ text {A}} = 2 \: \ text {k} \ Omega \ $ . Dat is een standaardwaarde van 5%, dus bewaar het.
9. Van (2) en (4) weet ik dat de rustende DC-basisspanning \ $ V _ {\ text {B} _ \ text {Q}} = 1 moet zijn \: \ text {V} +660 \: \ text {mV} = 1.66 \: \ text {V} \ $ .
10. Om conservatief te zijn, neem ik aan dat de basisstroom van de BJT niet meer zal zijn dan ongeveer \ $ I _ {\ text {B} _ \ text {Q}} = \ frac {I _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 500 \: \ mu \ text {A}} {\ beta = 100} = 5 \: \ mu \ text {A} \ $ .
11. Om een ​​"stijve" weerstandsdeler te maken (in de zin dat deze relatief niet wordt beïnvloed door variaties in de vereiste basisstroom als gevolg van signaalvariaties), weet ik dat de stroom door de twee basisdelerweerstanden ongeveer \ $ \ frac1 {10} \ $ th de ruststroom van de collector [of 10 keer de stroom berekend in (10) hierboven.] Dit betekent dus ongeveer \ $ 50 \: \ mu \ text {A} \ $ voor het paar van de weerstandsverdeler van de basis; gebruikt in de volgende stappen (12) en (13).
12. De scheidingsweerstand, van basis naar aarde, is dan \ $ R_2 = \ frac {1.66 \: \ text {V}} {50 \: \ mu \ text {A }} = 33.2 \: \ text {k} \ Omega \ $ . Gebruik de nabijgelegen waarde van 5% van \ $ R_2 = 33 \: \ text {k} \ Omega \ $ .
13. De scheidingsweerstand, van basis tot aanvoerrail, is dan \ $ R_1 = \ frac {10 \: \ text {V} -1.66 \: \ text {V} } {50 \: \ mu \ text {A} +5 \: \ mu \ text {A}} = 151.6 \: \ text {k} \ Omega \ $ . Gebruik de nabijgelegen waarde van 5% van \ $ R_1 = 150 \: \ text {k} \ Omega \ $ .
14. Om de versterking te krijgen, moet de totale AC-emitterweerstand \ $ \ frac {R_ \ text {C} = 9.1 \: \ text {k} \ Omega} zijn {A_V = 10} - \ frac {V_T = 26 \: \ text {mV}} {I _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 500 \: \ mu \ text {A}} \ ongeveer 858 \: \ Omega \ $ . Zoals u hieronder echter zult zien, is er al een \ $ 2 \: \ text {k} \ Omega \ $ emitterweerstand voor het DC-werkpunt berekend in ( 8) hierboven. Dus ik heb een nieuwe AC-weerstandswaarde nodig van \ $ R _ {\ text {E} _2} = \ frac {2 \: \ text {k} \ Omega \, \ cdot \, 858 \: \ Omega} {2 \: \ text {k} \ Omega-858 \: \ Omega} \ ca.1503 \: \ Omega \ $ . Ik gebruik de nabijgelegen waarde van 5% van \ $ R _ {\ text {E} _2} = 1.5 \: \ text {k} \ Omega \ $ .

Dus hier is het resulterende ontwerp met standaard weerstandswaarden:

^{simuleer dit circuit - Schema gemaakt met CircuitLab}

Het bovenstaande mag maximaal een \ $ 500 \: \ text {mV} _ \ text {PP} \ $ ingangssignaal vergen en een maximum \ $ 5 \: \ text {V} _ \ text {PP} \ $ uitgangssignaal.

Stel gerust vragen. Maar hopelijk biedt dat een benadering voor vergelijkbare ontwerpvragen.

Om het ontwerp nog meer kogelvrij te maken voor BJT-variaties, verkleint u de toegestane maximale collectorswing tot \ $ 4 \: \ text {V} \ $ (of zelfs minder) en volg stap (6) om \ $ V _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 6 \: \ text {V} \ $ span> (of zelfs een beetje hoger, misschien naar \ $ V _ {\ text {C} _ \ text {Q}} = 6.3 \: \ text {V} \ $ ) en bereken vervolgens de rest opnieuw.

Er is een probleem met het ontwerp.Het heeft waarschijnlijk iets nodig om zijn versterking bij hogere frequenties te verminderen.(Gezien de hierboven ontworpen collectorweerstand, een \ $ 470 \: \ text {pF} \ $ condensator over \ $ R_c\ $ kan bijvoorbeeld worden toegevoegd.) Maar ik ga hier niet verder op in.

De weerstanden van 10 K en 1 K die u op de basis van de transistor hebt aangesloten, zijn bedoeld voor voorspanning, maar de spanningsbron die u voor de oscillator hebt, voorkomt dat dit gebeurt.Als u in plaats daarvan de oscillator met wisselstroom koppelt (voeg een condensator toe tussen de signaalgenerator en de transistor), zou u de juiste werking moeten zien.Met de voltages die je hebt zul je vervorming (clipping) zien, probeer de oscillator terug te brengen tot 1 V.

Je kunt experimenteren met de verhouding tussen de voorspanningsweerstanden en hoe dat de uitgangsgolfvorm beïnvloedt.