PROGETTAZIONE DI UNO STADIO BF - 3

DIMENSIONAMENTO DEI RESISTORI R3 e R4

Fissati ora i valori di massima del punto di lavoro del transistor TR, facendo riferimento allo schema riportato in figura 4, iniziamo a dimensionare il circuito cominciando dalla resistenza di emittore R4.

Fig.4 - circuito di base da dimensionare

Volendo una tensione di collettore - emittore Vce di 6V deve cadere sulla resistenza R3 e su R4 una tensione complessiva di 6V. Dal circuito di uscita, per la legge Kirckoff sulle tensioni si può scrivere:

  Vcc - VR4 - VR3 -  Vce = 0 ;     =>        VR4 + VR3 = Vcc  - Vce

sostituendo i valori si ha:

VR4 + VR3 =12 V- 3 V= 6V

Supponendo che su R3 e R4 cada la stessa tensione si ha:

VR4 = VR3 =6V / 2= 3V

Essendo il valore della corrente di collettore Ic fissato nella misura di 1 mA, per la legge di Ohm si può scrivere: 

VR4 = R4 * Ic  = 3V    =>     R4 = VR4 / lc = 3/1e-3 = 3000 ohm  

 In pratica si sceglie il valore commerciale resistivo di 2700 ohm, che produce una caduta reale di tensione di 2,7 V. Essendo con buona approssimazione la corrente di emittore Ie uguale a quella di collettore Ic.  Analogo valore si ottiene per R3, attribuendo a questo componente il valore resistivo commerciale di 2700 ohm. Tenendo dei valori ottenuti e quindi scelti la tensione su collettore Vc e sull'emittore Ve varranno:

Vc = Vcc - VR3 = 12 V - 2,7 V = 9,3 V

Ve  = VR4 = 2,7 V 

POLARIZZAZIONE DI BASE

Occorre innanzitutto ricordare alcune nozioni sui transistor che possono essere approfonditi nel tutorial sui   transistor. Per un transistor il guadagno in corrente indicato  con la lettera greca β (beta), quando non si considerano le correnti di perdita, e' definito tramite la seguente relazione:

I calcoli fin qui eseguiti si sono basati sulla assunzione di una corrente di collettore e di emittore pari ad 1 mA. Ma per ottenere questo valore di corrente, si deve polarizzare la base del transistor TR in modo che in essa scorra una corrente di intensità pari a:

Ib = Ic /  β        = >        Ib = 1e-3 / 200 = 5 e-6 A =5 uA

Per quanto riguarda la tensione di base Vb questa deve essere 0.6V piu' positiva di quella di emittore Ve:

Vb = Ve + 0,6 V = 2,7 V + 0,6 V = 3,3 V

Per la polarizzazione di base si ricorre ad un partitore resistivo composto dai resistori R1 e  R2 in grado di produrre sulla base del transistor TR la tensione di valore Vb. Per un dimensionamento veloce che non richieda molti calcoli si può procedere nel seguente modo:  si fissa la corrente che circola sulla resistenza R2 nella misura di 5 -10 volte quella che si vuole fornire alla base.  La corrente che circolerà nel resistore R1 sarà la somma della corrente di R2 ( in serie con R1) piu quella che si vuole fornire alla base. Poniamo   

   IR2 = 10 * Ib = 10* 5e-6 = 50 e-6 = 50 uA

IR1 = IR2 + Ib = 50 + 5 = 55 uA

Nota Vb e la corrente che deve scorrere in R1 e R2 possiamo definire i loro valori:

R2 = Vb / IR2. = 3.3 / 50 e-6 = 66 k ohm

e per il quale, in pratica, conviene assumere il valore commerciale di 68 k ohm . Analogamente sulla resistenza R1 si dovrà verificare una caduta di tensione pari a:

VR1 = Vcc - Vb = 12 V - 3,3 V = 8,7 V

che consente di attribuire alla resistenza R1 il valore ohmico di

R1 = VR1 / IR1 = 8.7 V / 55 e-6 = 30 uA = 158.180 k ohm

Anche in questo caso conviene scegliere il valore standard di 150 k ohm.
Termina così il dimensionamento del circuito di figura 4 per quanto concerne il punto di lavoro del transistor TR. La stabilità del circuito  rispetto alle variazioni della temperatura e del guadagno β, rimane garantita dalla presenza della resistenza R4. Infatti, se il transistor dimostrasse una tendenza ad aumentare il proprio guadagno, anche la corrente di emittore aumenterebbe, provocando un aumento della caduta di tensione sulla resistenza R4 e, conseguentemente, un aumento della tensione sull'emittore di TR. Ma ciò condurrebbe ad una diminuzione della corrente di base, che riporterebbe il punto di lavoro ai valori progettati.