1.3. Послідовність розрахунку електронних схем

Розрахунок складного електронного пристрою полягає в послідовному розрахунку типових електронних вузлів, з яких синтезований складний пристрій. Розрахунки виконуються для ТЕВ (підсилювальні каскади, випрямлячі, згладжуючі фільтри і т.д.) і для більш складних розповсюджених електронних пристроїв (стабілізатори, генератори синусоїдальних коливань і т.д.). Розрахунок ТЕВ переважно починають зі сторони його виходу до входу. При розрахунку ТЕВ часто дотримуються такої послідовності:

а) попередній розрахунок вихідних параметрів функціональних елементів, який виконується при виборі їх принципових схем;

б) розрахунки, на основі яких вибираються типи активних елементів (транзистори, діоди, мікросхеми);

в) розрахунки робочих режимів активних елементів, які включають розрахунок температурної нестабільності;

г) розрахунок значень параметрів пасивних елементів, які забезпечують режими активних елементів, а також розрахунок струмів і спадів напруг через пасивні елементи в режимі спокою і розрахунок потужностей, які на них розсіюються;

д) вибір номінальних значень параметрів пасивних елементів та їх типів;

е) розрахунок параметрів електронних пристроїв для перевірки їх відповідності до технічного завдання.

Розрахунки за пунктами а), б) і в) - входять в розрахункову процедуру, а розрахунки за пунктами д) і е) – до її аналізу.

Завдання аналізу найбільш відповідальне, його результат повинен бути достатньо точним. Оскільки аналітичні методи не забезпечують необхідної точності, то аналіз ТЕВ переважно здійснюють на фізичній моделі (макеті) або на ЕОМ за допомогою спеціальних пакетів програм. Необхідно відмітити, що достовірність результатів макетування переважно є вища, ніж отриманих на ЕОМ.

2. Вибір електрорадіоелементів

При розрахунку виникає завдання вибору електрорадіоелементів з надзвичайно широкого їх асортименту. Вважаємо, що стандартний електронний елемент вибраний правильно, якщо номінальне значення його параметрів знаходяться в допустимих межах (рівні, більші або менші) з розрахунковими значеннями цих параметрів, а умови експлуатації відповідають технічним умовам.

2.1. Транзистори

Транзистори є приладами універсального застосування і можуть успішно використовуватися у типових електронних схемах різного призначення, однак їх рекомендується застосовувати за призначенням, яке вказане в довіднику.

За призначенням транзистори поділяються на підсилювальні, перемикаючі (імпульсні), генераторні і спеціальні (лавинні, двоемітерні, здвоєні і т.д.). В довідниках наводяться параметри транзисторів у певних режимах експлуатації. Робочий режим транзистора в пристрої, який підлягає розрахунку, може відрізнятися від вказаного в довіднику. В цьому випадку необхідно за наведеними у довіднику характеристиками визначити параметри транзистора, які відповідають вибраному режиму.

Застосування високочастотних транзисторів у низькочастотних електронних схемах небажано, оскільки вони дорогі, схильні до самозбудження і виникнення вторинного пробою та мають менші експлуатаційні запаси.

Не допускається перевищення максимального допустимого значення напруг, струмів, потужності розсіювання. Для надійної роботи транзистора напруга на його колекторі і потужність повинні складати не більше, ніж (7080)% від максимально-допустимих значень, або при допустимому значенні тільки одного з наведених параметрів.

Не бажано застосовувати потужні транзистори у тому випадку, коли можна використати малопотужні, оскільки при використанні потужних транзисторів в режимі малих струмів їх коефіцієнт підсилення за струмом малий і сильно залежить від струму колектора і від температури оточуючого середовища. Крім цього, погіршуються масогабаритні і вартісні показники електронного пристрою.

Якщо не має особливих причин для застосування германієвих транзисторів, то краще використовувати кремнієві. Кремнієві транзистори краще працюють при високих температурах, мають більш високі напруги пробою і менші значення зворотних струмів.

Коефіцієнт підсилення за струмом транзистора в схемі зі спільним емітером ( β або h_21e ) залежить від колекторного струму і при деякому його значенні досягає максимального значення. Для оптимального підсилення на низьких частотах бажано вибирати значення колекторного струму, при якому коефіцієнт підсилення близький до максимального. В інших випадках потрібно вибирати типове значення коефіцієнта підсилення за струмом, яке вказане в довідниках або дорівнює середньому арифметичному 0,5·( ) чи геометричному його значенню, якщо у довіднику вказані границі зміни значень β.