Расчет режима работы транзистора

а) Расчет режима постоянного тока

Для построения нагрузочной прямой по двум точкам находим на выходных характеристиках транзистора начальную рабочую точку покоя (НРТ) при значениях тока:

I_КП > I_кm + I_КМИН

где I_кm = U_{ВЫХ.МАХ} / R_Н - амплитуда коллекторного тока,

I_КМИН - ток коллектора при минимальном токе базы I_БМИН.

I_БМИН.- это ток предположительного начала линейного участка входной вольтамперной характеристики транзистора. На рис. 3 I_БМИН выбран равным I_Б2 (На практике I_КП рассчитывают по формуле I_КП = 1,2*I_КМ)

Напряжения НРТ определяют по формуле

U_КП = U_кm + ΔU_К.

где ΔU_К - напряжение на коллекторе, соответствующее области нелинейных начальных участков выходных характеристик транзистора.

Рис. 3

Вторая точка нагрузочной прямой получаем, считая, что через транзистор ток не протекает. В этом случае I_К = 0, а U_КЭ = Е_К.

По полученным значениям (I_КП, U_КП) и (I_К=0, U_КЭ = Е_К) строим нагрузочную прямую, которая пресечет вертикальную ось координат в точке

I_К = Е_К/(R_Э +Rк)

Из полученного выражения определяем:

R_об=Rэ +Rк= Е_К/ I_К.

R_К и R_Э выбирают в соотношении:

R_К = (0,8÷0,85)R_об , Rэ = (0,2 ÷0,15) R_об

Определяем максимальное значение тока базы

I_бмах= I_КП /β_мин,

где β_мин – минимальный коэффициент передачи тока базы транзистора (из справочника)

Выбираем ток делителя

i_дел = (8÷10) I_бмах.

Находим сумму сопротивлений R1+R2:

R1+R2 = E_К/ i _дел.

Определяем напряжение на R2:

u_R2 = u_RЭ + u_БЭ.

где u_БЭ = (0,6…0,7) В, или определяется по входной характеристике транзистора - U_БП (Рис.3)

u_RЭ = (0,1…0,3)Е_К или определяется с использованием выходной характеристики транзистора u_RЭ = I_КП R_Э.

Определяем R2 = u_R2/ i _дел, а затем R1=(R1+R2)-R2

Рис. 4

б) Расчет режима переменного тока

Аналитическое выражение для нагрузочной характеристики по постоянному току, построенной на выходных характеристиках транзистора, имеет вид:

i_К = - u_КЭ /(R_К+R_Э) + E_К/(R_К+R_Э)

Аналитическое выражение для нагрузочной характеристика по переменному току, которая имеет точку пересечения с нагрузочной характеристикой по постоянному току в начальной рабочей точке (НРП):

i_К =[(R_К+R_Н) / R_К*R_Н](u_КЭ - U_КП) +I_КП (***)

Сравнение этих нагрузочных характеристик показывает, что на наклон нагрузочной характеристики по постоянному току определяется последовательно соединенными R_К и R_Э, а нагрузочной характеристики по переменному току – параллельно соединенными R_К и R_Н.

Рабочая точка (РТ) перемещается в режиме переменного тока по нагрузочной характеристике по переменному току.

Для построения нагрузочной прямой по переменному току подставим в выражение *** значения u_КЭ = U_КП – U_кm, определим I_К и проведем прямую линию через полученную точку и НРТ (Рис. 3.

На рис. 3 показаны фрагменты временных диаграмм коллекторного тока (i_К) и напряжения коллектор-эмиттер (u_КЭ), из которых следует, что ток базы для получения указанных значений i_К и u_КЭ должен изменяться от I_Б2 до I_Б4 при среднем значении I_Б3.

Используя указанные значения токов базы, по входным характеристикам определяем значения напряжений база-эмиттер (U_БП, U_БМ), обеспечивающих заданные значения этих токов (Рис.4).

Определяем входное сопротивление усилителя, считая, что переменное напряжение, подаваемое на вход усилителя, практически приложено к участку база-эмиттер, т.е. u_ВХ = u_БЭ.

R_ВХ = U_БМ/I_БМ.

Вычисляем емкости разделительных конденсатора С1, С2 и емкости С_Э:

С1=(20÷30)/2πf_НR_ВХ,

С2=(20÷30)/2πf_НR_Н,

С_Э=(20÷30)/2πf_НR_Э.

Определяем коэффициент усиления по напряжению

К_U = U_ВЫХМАХ /U_ВХМАХ,

где U_ВХМАХ = U_БМ.

Полученные результаты рассматриваются как предварительные, их можно использовать при математическом моделировании для определения окончательных значений.

№ варианта
UВЫХМАХ, [B]					3,5		4,5	2,5	5,5
RН, [Ом]
fН, [кГц]
Ек, [В]

№ варианта
UВЫХМАХ, [B]					3,5		4,5	2,5	5,5
RН, [Ом]
fН, [кГц]
Ек, [В]

Номер варианта –номер студента по журналу

Транзистор выбирается по Е_К

Входная и выходная характеристики транзисторов

Дата добавления: 2015-07-16