3.2. Построение нагрузочной линии
В усилительном каскаде выходные зажимы транзистора, сопротивление нагрузки и источник питания составляют последовательную цепь, в которой протекает определенный ток. За счет этого тока обеспечивается определенное падение потенциалов Uкэи Uн, где Uн- напряжение, которое падает на нагрузочном элементе. Тогда для ИРТ можно записать следующее выражение
Построение нагрузочной прямой (кривой) с целью выбора ИРТ для транзистора предполагает решение графическим методом уравнения (3.1). На рис. 3.3 приведена электрическая схема усилительного каскада с линейной нагрузкой Rн, ВАХ которой представлена приведена на рис. 3.4,б. Допустим, чтоRн= 1 кОм. Для графического решения выражения (3.1) перенесем ВАХ резистора (рис. 3.4,а) на ВАХ транзистора, где для ВАХ резистора за точку отсчета принимаем величину напряжения источника питания Еп. Точки пересечения ВАХ резистора и ВАХ транзистора определяют точки дляIк0и Uкэ0. По этим точкам в соответствии сIбвыбирают необходимыеIк0и Uкэ0при условии не превышения током коллектораIкмаксимального допустимого значения. Появление сигнального приращенияIбприводит к появлению новой точки пересечения ВАХ резистора и ВАХ транзистора, соответственно появляются и сигнальные приращенияIкиUкэ.
Аналоговый сигнал Iб(t) изменяется плавно и вызывает изменение положения ИРТ, следовательно, процесс усиления можно трактовать как процесс управления ходом выходной ВАХ транзистора, приводящий к изменению положения РТ и появлению сигнальных составляющих тока и напряжения на выходе усилительного каскада.
Если в качестве нагрузки используется нелинейный двухполюсник, то процесс построения нагрузочной линии соответствует тому же процессу, что и при линейной нагрузке, а именно идет решение соотношения (3.1) (Рис.3.5).
Таким образом, для определения положения ИРТ в соответствии с (3.1) на плоскости выходных ВАХ транзистора необходимо построить график ВАХ нагрузочного элемента совместив начало его координат с точкой (Uкэ= Еп,Iк=0) и изменив направление оси напряжении этого графика на противоположное. Точка пересечения графика, построенного таким образом, с графиком текущей выходной ВАХ транзистора и определяет положение ИРТ.
3.3. Нагрузочная характеристика и траектория движения рабочей точки
В процессе подачи входных воздействий на вход усилительного прибора происходит изменение токов и напряжений в каскаде усилителя. Соответственно РТ также не стоит на месте. Рабочая точка, в зависимости от вида нагрузочного элемента усилительного прибора, движется по плоскости выходных ВАХ транзистора, определяя траекторию движения РТ. Здесь следует отметить, что линия на плоскости выходных ВАХ транзистора, по которой движется РТ в процессе воздействия сигналов на вход усилительного прибора, называется нагрузочной линией или нагрузочной характеристикой.
Если в качестве нагрузки используется постоянный резистор, то при изменении токов в схеме,токи, протекающие через этот резистор, и напряжения, падающие на нем при данных токах, прямо-пропорциональны, а нагрузочная характеристика представляет собой прямую линию. На рис. 3.6,а приведен пример подобного каскада.
При сигнальном воздействии на вход усилительного прибора происходит изменение и выходного тока Iк0Iк0 относительно тока коллектора в рабочей точкеIк0. При этомIк0преобразуетсяiвых. Выходной ток участвует в формировании выходного напряженияUвых. При этом в формированииUвыхучаствует не толькоRн, но и другие цепи и элементы. Так, с целью передачи с выхода N-го усилительного каскада переменной составляющей сигнала на вход N + 1 — каскада, включают разделительный конденсатор Ср(Рис. 3.6,6), который не влияет на работу каскадов усиления по постоянному току, но пропускает переменную составляющую сигнала. Величину емкости конденсатора выбирают достаточно большой, соответственно с реактивным сопротивлением этого конденсатора можно не считаться и при анализе каскадов усилителя по переменному току эту емкость заменить простой закороткой (Рис. 3.6,в).
Как известно, при подготовке электрической схемы к ее анализу на постоянном токе, из схемы исключаются все конденсаторы. При анализе же схемы на переменном токе все разделительные и блокировочные конденсаторы закорачиваются (заменяются накоротко замкнутыми цепями). Все источники постоянного напряжения заземляются, так как на внешних зажимах этих источников отсутствуют сигнальные напряжения. Тогда схема (рис. 3.6,б) при ее анализе на переменном токе приводится к виду (рис. 3.6,в). Соответственно выходной сигнальный ток iвыхпротекает через параллельно включенные нагрузочный резисторRни входное сопротивление последующего каскадаRвхN+1. ВАХ этого соединения представляет собой эквивалентное сопротивление нагрузкиRэкв, которое определяет характер преобразования сигнального токаiвыхв сигнальное напряжениеUвых. Тогда ее можно рассматривать как нагрузочную характеристику транзистора на переменном токе. В общем случае под нагрузочной характеристикой на переменном токе понимается ВАХ цепи, представляющей собой полное сопротивление, включенное между выходной клеммой транзистора и точкой нулевого потенциала.
Так как обычно нагрузочную характеристику на переменном токе рассматривают только при резистивном характере нагрузки, соответственно график этой характеристики в отличие от траектории РТ имеет вид не замкнутого контура, а сплошной линии.
На рис. 3.6,б приведена схема усилителя, в которой сопротивление нагрузки на постоянном токе Rнбольше сопротивления нагрузки на переменном токеZн(Rн_>Zн). Это характерно для чисто резистивных нагрузок. На рис. 3.7,а приведена принципиальная схема, в которойRн_>Zн.На рис. 3.7,б приведены графические построения применительно к этой схеме.
В этой схеме на постоянном токе сопротивление первичной обмотки трансформатора близко к нулю. Соответственно, нагрузочная прямая перпендикулярна оси Uкэи опирается на точку Еп. Точка пересечения этой прямой с ВАХ транзистора определяет начальный базовый ток, которому соответствует ИРТ иIк0. Нагрузочная же прямая на переменном токе для этого каскада определяется сопротивлениемZн, которое выражается в виде:
где: 1,2 —число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора соответственно;тр— КПД трансформатора;Rн— сопротивление нагрузки, подключенное ко вторичной обмотке трансформатора.
В схеме, в которой сопротивление нагрузки подключается к транзистору через трансформатор, напряжение между коллектором и эмиттером может превышать напряжение источника питания (рис. 3.7,б). Выбирая транзистор для усилительного каскада, это необходимо учитывать, т.е. транзистор должен обладать достаточным .
При комплексной нагрузке (рис. 3.8,а), например, при резистивно-емкостном ее характере между сигнальными изменениями тока и напряжения наблюдаются фазовые сдвиги. В результате этого РТ на плоскости ВАХ транзистора перемещается не по линии, а по контуру (Рис. 3.8,б).
Для этого случая Rни Снсоединены параллельно. При воздействии сигнала в виде прямоугольного импульса на базу транзистора происходит резкое изменение базового токаIб. Его полярность такая, что он вызывает резкое увеличение коллекторного тока транзистора. В момент действия импульса базового тока РТ из точкиапочти мгновенно перемещается в точкуб, а затем по участкубв, перемещается существенно медленнее, и преодолевает этот участок за время установления фронта выходного импульса. Участоквг РТ проходит также достаточно быстро. Участок жегаРТ проходит за время спада фронта импульса, где постоянная времени нарастания и спада фронтов импульса равна:=RнСн. При этом величинаRнопределяет положение точек а ибна траектории движения РТ (нагрузочная характеристика).
Проведенное рассмотрение перемещения РТ показывает, что при комплексной нагрузке, РТ может существенно отклоняться от нагрузочной характеристики. Это в ряде случаев может приводить к ее выходу за пределы области безопасной работы транзистора и перегрузке выходной цепи:
— по току (емкостной характер нагрузки) (рис. 3.8,а);
— по напряжению (индуктивный и индуктивно-емкостной характеры нагрузки) (рис. 3.7).
С целью защиты транзисторов от пробоя в их выходную цепь часто включают диоды, стабилитроны, варисторы, которые препятствуют, например, резкому росту напряжения и соответственно исключают пробой транзистора.
3.4. Критерии выбора положение исходной рабочей точки
Исходная рабочая точка (ИРТ) однозначно определяет режим работы каскада на постоянном токе. Ее положение для биполярного транзистора задается током коллектора Iк0и разностью потенциаловUкэ0, а для полевого транзистора током стокаIc0и разностью потенциаловUси0. В этом случае, когда в схеме заданы величины ЕпиRн, положение ИРТ на постоянном токе определяетсяIк0иIc0,aвторая координата может быть однозначно определена согласно соотношений:
Uкэ0= Еп–Iк0*Rн;Uси0 = Еп–Iс0*Rн.
При известных Еп,RниUкэ0(Uси0) можно определить ток коллектора (стока) транзистора в ИРТ:
Iк0= (Еп–Uкэ0)/Rн;Ic0= (Еп–Uси0)/Rн;
Однако при выборе Iк0(Ic0) иUкэ0(Uси0) необходимо учитывать обстоятельства, связанные с усилением малых или больших сигналов. В каскадах усиления малых сигналов сигнальные измененияIвыхвыходного токаiвыхсоставляет лишь его небольшую часть. В этом случае величиныIк0иIc0выбирают, исходя из следующих противоречивых требований:
— малое потребление тока и мощности;
— высокая стабильность и определенности режимов работы каскада на постоянном токе.
Увеличение Iк0иIc0позволяет улучшить усилительные свойства каскадов, за счет снижения величин сопротивлений нагрузки и соответствия уменьшения постоянных времени выходных узлов усилительных каскадов. При увеличенииIк0иIc0снижается влияние дестабилизирующих факторов на работу каскадов усилителей на постоянном токе. Соответственно можно улучшить стабильность и определенность параметров усилительного каскада. С этой точки зрения считается, что для биполярного транзистора при выборе положения РТ должно выполняться условие:
где: I0к — неуправляемый ток обратно смещенногор-n-перехода;— номинальное значение коэффициента усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером.
Однако при увеличении тока коллектора биполярного транзистора или тока стока полевого транзистора возрастает потребляемая мощность и мощность, выделяемая на транзисторе в виде тепла (Pt), так как:
Pt =Iк0*Uкэ0;Pt =Iс0*Uси0.
Обычно, если к усилителям малых сигналов не предъявляются специальные требования, то Iк0иIc0выбираются в диапазоне 0,5 . 5 мА. В маломощных усилителях эти токи могут достигать величии десятков мкА и менее.
Пример.ПустьI0к==100. Определить величину минимального допустимого тока коллектора транзистора (Iк0).
Решение. Для решения задачи используем следующее выражениеIк0 >>I0к*, тогда ток коллектора в рабочей точке должен отвечать неравенствуIк0 >>
Таким образом,Iк0должен быть больше
мкА.
Увеличение разности потенциалов Uкэ0, например, за счет увеличения Еп, позволяет улучшить частотные свойства усилительного каскада, поскольку в этом случае снижаются величины паразитных емкостей. В частности, снижается емкость обратно смещенного р-n-перехода коллектор-база (сток-затвор) транзистора. В случае использования транзисторов в составе интегральных схем (ИС), снижается величина паразитной емкости коллектор-подложка (сток-подложка) транзистора.
Однако увеличение Uкэ0(Uси0) приводит к приближению их кUк max(Uси max), что способствует росту вероятности выхода транзисторов из строя из-за электрического пробоя в их структуре. Кроме этого увеличениеUкэ0(Uси0) приводит к росту мощности, потребляемой каскадом. Как следствие этого приходится выбирать более мощные транзисторы при желании улучшить частотные свойства усилительного каскада за счет увеличения величины напряжения источника питания. Однако у мощных транзисторов усилительные и некоторые другие параметры, как правило, хуже. Кроме этого приходится решать конструктивно-технологические задачи по обеспечению требуемого теплового режима усилителя, увеличивать габаритные и стоимостные параметры изделия.
При малых напряжениях Uкэ0(Uси0) ИРТ приближается к линии насыщения (линия 1, рис. 3.1, рис. 3.2), но из-за этого происходит рост нелинейных искажений. Для исключения этого рекомендуется выбирать величиныUкэ0 иUси0не ниже напряжений, определяемых соотношениями:
где: Um.max — наибольшее из возможных сигнальных изменений напряжения на выходе усилительного каскада. НапряжениеUнач. maxдолжно соответствовать наибольшему значению выходного тока (Рис.3.9,а).
При усилении сигналов большой интенсивности часто необходимо обеспечить получение на выходе усилительного каскада предельных сигнальных значений изменений тока и напряжения, соизмеримых с Iвых.maxиUвых.max. В этих условиях выбор положения ИРТ осуществляется с учетом полярности и формы сигнала. Если сигнал двунаправленный (синусоидальный), то ИРТ располагается в середине усилительной области таким образом, чтобы выполнялись соотношения:
При этом появляется возможность получить выходной ток и напряжение предельных амплитуд (рис. 3.9,а):
При усилении однополярных сигналов ИРТ располагается в одном из крайних возможных значениях тока усилительной области ВАХ (Рис. 3.9,6). Для ИРТ1 имеем 
, а для ИРТ2 имеем
. При таких положениях ИРТ достигаются максимальные амплитуды импульсного сигнала:
Выбор ИРТ1 или ИРТ2 зависит от выбора полярности сигнала и типа проводимости транзистора. При этом выбор полярности сигнала и типа проводимости транзисторов производят, исходя из стремления получить минимальный ток в режиме покоя.
При выборе положения ИРТ следует также руководствоваться необходимостью обеспечения безотказной работы усилительных схем. Для этого необходимо стремиться к тому, чтобы РТ, и в первую очередь ИРТ, не выходила за границы области безопасной работы, т.е. должны выполняться условия:
Таким образом, для обеспечения безопасной работы усилительных элементов необходимо, чтобы ИРТ находилась внутри незаштрихованной области (рис. рис. 3.1, 3.2, 3.9). При выборе положения ИРТ необходимо также учитывать, что 
достигает наибольшего значения при
(при
).
[Электронная техника] Построить нагрузочную прямую и определить координаты рабочей точки (биполярный транзистор).
Полный текст задачи:
Построить нагрузочную прямую и определить координаты рабочей точки по графику входных и выходных характеристик биполярного транзистора. Характеристики транзистора берутся из справочника. Транзистор П210. Определить Uкэ, Iк, Uбэ в рабочей точке.
Нашел характеристики:
Uкб max = 60 В
Uкэ max = 25 В
Uэб max = 25 В
Iк max = 12 А
Pк max = 60 Вт
f раб. max = 0,1 Мгц
h21э = 15
Что они значат я тоже в курсе, но в колледже дают только тонны теории, задачи решаем очень редко и я в ступоре — как это сделать то? Я правильно понял, что надо найти координаты рабочей точки по графикам статических и динамических характеристик? Если да, то я не понимаю все равно как это сделать.. . Например, чтоб найти РБ на выходной динамической характеристике, надо найти 2 точки:
1. Iк max = Eк/Rк (из уравнения динамического режима Uкэ = Eк — Iк*Rк) , Iк max дано из справочника (12 А) , мне надо взять и отметить эту точку на оси ординат графика?
2. Uкэ = Eк (если представить, что Iк = 0, => опять же и того же уравнения динамического режима составляющая Iк*Rк = 0, тогда Uкэ = Eк) , но ведь Uкэ и Uкэ max это же разные вещи, Uкэ max дано из справочника, а вот Uкэ где искать? У меня же нет никакого ЭДС Eк (только формула Ек = Uкэ + I*Rк, никаких I и Rк я чет тоже не наблюдаю. ) .
Со статическими характеристиками аналогично.. . Только там еще мы писали отдельно статические характеристики для подключения транзистора с общим коллектором и общим эмиттером, что из этого мне нужно я не понимаю и уже полностью запутался =( И как искать Uкэ, Iк, Uбэ в рабочей точке тоже плохо представляю =(
Задачу завтра надо уже сдать, иначе не допустят до сессии (говорят пофиг даже, что в журнале хорошие отметки и 100% посещаемости. ) , пугают канешь, но «2» поставят не задумываясь, а мне эта двойка может испортить всю статистику xD Если кто-нибудь понял хоть что-то, что мне нужно, дайте хотя бы направление в котором нужно копать (сайты, статьи, конкретный материал, хотя я уже дофига всего перечитал, но физика это не мое. ) , на полное решение я естественно не расчитываю =)
Лучший ответ
Для начала выбери схему включения. Например с общим эмиттером. Или схема задана? Питание скажем 20в. Соответственно рассчитывается Rк, ну и т. д. В Инете полно примеров на эту тему. Скажем тут
http://www.bourabai.kz/toe/10/10-2/10-2.htm
Это первая попавшаяся ссылка, не факт, что лучшая.
LekkenГуру (2968) 12 лет назад
Вообще ничего не дано, кроме того что я написал в полном тексте задачи. За ссылку спасибо, сейчас проштудирую, там вроде достаточно понятно написано.
Ключ на биполярном транзисторе. Нагрузочная прямая.
Приветствую всех снова на нашем сайте, сегодня продолжаем активно погружаться в нюансы работы транзисторов и переходим к практическому рассмотрению одной из схем — ключа на биполярном транзисторе. Суть схемы довольно проста и заключается в том, что как и любой переключатель, транзистор должен находиться в одном из двух состояний — открытом (включенном) или закрытом (выключенном). То есть либо транзистор пропускает ток, либо не пропускает. Приступаем к детальному разбору. И первым делом рассмотрим непосредственно саму схему:
Здесь у нас используется n-p-n транзистор. А вот вариант для p-n-p:
И по нашей уже устоявшейся традиции будем разбирать все аспекты работы на примере n-p-n транзистора. Суть и основные принципы остаются неизменными и для p-n-p. Так что работаем с этой схемой (здесь мы добавили протекающие по цепи токи):
Как вы уже заметили, схема очень напоминает включение транзистора с общим эмиттером. И действительно именно схема с ОЭ чаще всего используется при построении ключей. Только здесь у нас добавились два резистора ( R_б и R_к ). Вот с них и начнем. Зачем нужен резистор в цепи базы? Итак, нам нужно подать на переход база-эмиттер напряжение прямого смещения. Его величина указывается среди параметров конкретного транзистора и обычно составляет в районе 0.6 В. Также мы знаем, какой управляющий сигнал мы будем подавать на вход для того, чтобы открыть транзистор. Например, при использовании микроконтроллера (возьмем STM32 к примеру) для управления ключом, на входе цепи у нас будет либо 0 В (транзистор в данном случае закрыт), либо 3.3 В (транзистор открыт). В данной схеме сигнал на вход подается не с контроллера, а напрямую с источника напряжения E_ при замыкании переключателя S_1 . Таким образом, получаем, что при 3.3 В на входе напряжение на резисторе R_б составит:
U_ = E_ \medspace — \medspace U_
- для того, чтобы закрыть транзистор, мы стремимся перевести его в режим отсечки
- а чтобы открыть — в режим насыщения
То есть при проектировании ключа на биполярном транзисторе мы преследуем цель переводить транзистор то в режим отсечки, то в режим насыщения в зависимости от управляющего сигнала на входе.
Переходим к рассмотрению коллекторной цепи разбираемой схемы. В данном резистор R_к выполняет роль нагрузки, а также ограничивает ток в цепи во избежания короткого замыкания источника питания E_ . И вот теперь пришло время вспомнить выходные характеристики, которые мы совсем недавно обсуждали:
Но в данном случае выходные параметры схемы определяются помимо всего прочего еще и нагрузкой (то есть резистором R_к ). Для коллекторной цепи мы можем записать:
U_ + I_к R_к = E_
I_к = \frac \medspace — \medspace U_>
Этим уравнением задается так называемая нагрузочная характеристика цепи. Поскольку резистор — линейный элемент ( U_R = I_R R ), то характеристика представляет из себя прямую (которую так и называют — нагрузочная прямая). Наносим ее на выходные характеристики транзистора и получаем следующее:
Рабочая точка в данной схеме будем перемещаться по нагрузочной прямой. То есть величины U_ и I_к могут принимать только те значения, которые соответствуют точкам пересечения выходной характеристики транзистора и нагрузочной прямой. Иначе быть не может.
И по итогу нам нужно обеспечить, чтобы в открытом состоянии рабочая точка оказалась в положении 1. В данном случае падение напряжения U_ на транзисторе будет минимальным, то есть почти вся полезная мощность от источника окажется на нагрузке. В закрытом же состоянии рабочая точка должна быть в положении 2. Тогда почти все напряжение упадет на транзисторе, а нагрузка будет выключена.
Теперь, когда мы разобрались с теоретическими аспектами работы ключа на транзисторе, давайте рассмотрим как же на практике производятся расчеты и выбор номиналов элементов.
Расчет ключа на биполярном транзисторе.
Добавим в схему полезную нагрузку в виде светодиода. Резистор R_к при этом остается на месте, он будет ограничивать ток через нагрузку и обеспечивать необходимый режим работы:
Пусть для включения светодиода нужно подать на него напряжение 3В ( U_д ). При этом диод будет потреблять ток, равный 50 мА ( I_д ). Зададим параметры транзистора (в реальных схемах эти значения берутся из документации на используемый транзистор):
- Коэффициент усиления по току h_ = 100. 500 (всегда задан именно диапазон, а не конкретное значение)
- Падение напряжения на переходе база-эмиттер, необходимое для открытия этого перехода: U_ = 0.6 \medspace В .
- Напряжение насыщения: U_ = 0.1 \medspace В .
Мы берем конкретные значения для расчетов, но на практике все бывает несколько иначе. Как вы помните, параметры транзисторов зависят от многих факторов, в частности, от режима работы, а также от температуры. А температура окружающей среды, естественно, может меняться. Определить четкие значения из характеристик при этом бывает не так просто, поэтому нужно стараться обеспечить небольшой запас. К примеру, коэффициент усиления по току при расчете лучше принять равным минимальному из значений, приведенных в даташите. Если коэффициент в реальности будет больше, то это не нарушит работоспособности схемы, конечно, при этом КПД будет ниже, но тем не менее схема будет работать. А если взять максимальное значение h_ , то при определенных условиях может оказаться, что реальное значение оказалось меньше, и его уже недостаточно для обеспечения требуемого режима работы транзистора.
Итак, возвращаемся к примеру. Входными данными для расчета кроме прочего являются напряжения источников. В данном случае:
- E_ = 3.3\medspace В . Я выбрал типовое значение, которое встречается на практике при разработке схем на контроллерах. В этом примере подача и отключение этого напряжения осуществляется переключателем S_1 .
- E_ = 9\medspace В .
Первым делом нам необходимо рассчитать сопротивление резистора в цепи коллектора. Напряжения и ток выходной цепи во включенном состоянии связаны следующим образом:
U_ + U_ + U_д = E_
При этом по закону Ома напряжение на резисторе R_ :
U_ = I_к R_к
А ток у нас задан, поскольку мы знаем, какой ток потребляет нагрузка (в данном случае диод) во включенном состоянии. Тогда:
U_ = I_д R_к
U_ + I_д R_к + U_д = E_
Итак, в этой формуле нам известно все, кроме сопротивления, которое и требуется определить:
R_к = \frac \medspace - \medspace U_д \medspace - \medspace U_> \enspace= \frac \medspace\approx 118 \medspace Ом.
Выбираем доступное значение сопротивления из стандартного ряда номиналов и получаем R_ = 120\medspace Ом . Причем важно выбирать именно большее значение. Связано это с тем, что если мы берем значение чуть больше рассчитанного, то ток через нагрузку будет немного меньше. Это не приведет ни к каким сбоям в работе. Если же взять меньшее значение сопротивления, то это приведет к тому, что ток и напряжение на нагрузке будут превышать заданные, что уже хуже.
Пересчитаем величину коллекторного тока для выбранного значения сопротивления:
I_к = \frac> \medspace = \frac \medspace\approx\medspace 49.17 \medspace мА
Пришло время определить ток базы, для этого используем минимальное значение коэффициента усиления:
I_б = \frac> = \frac = 491.7 \medspace мкА
А падение напряжения на резисторе R_б :
U_ = E_ \medspace - \medspace 0.6 \medspace В = 3.3 \medspace В \medspace - \medspace 0.6 \medspace В = 2.7 \medspace В
Теперь мы можем легко определить величину сопротивления:
R_б = \frac>\medspace = \frac \approx 5.49 \medspace КОм
Опять обращаемся к ряду допустимых номиналов. Но теперь нам нужно выбрать значение, меньшее рассчитанного. Если сопротивление резистора будет больше расчетного, то ток базы будет, напротив, меньше. А это может привести к тому, что транзистор откроется не до конца, и во включенном состоянии большая часть напряжения упадет на транзисторе ( U_ ), что, конечно, нежелательно.
Поэтому выбираем для резистора базы значение 5.1 КОм. И этот этап расчета был последним �� Давайте резюмируем, наши рассчитанные номиналы составили:
- R_ = 5.1\medspace КОм
- R_ = 120\medspace Ом
Кстати в схеме ключа на транзисторе обычно добавляют резистор между базой и эмиттером, номиналом, например, 10 КОм. Он нужен для подтяжки базы при отсутствии сигнала на входе. В нашем примере, когда S1 разомкнут, то вход просто висит в воздухе. И под воздействием наводок транзистор будет хаотично открываться и закрываться. Поэтому добавляется резистор подтяжки, чтобы при отсутствии входного сигнала потенциал базы был равен потенциалу эмиттера. В этом случае транзистор будет гарантированно закрыт.
Сегодня мы прошлись по классической схеме, которой я стараюсь придерживаться, то есть — от теории к практике. Надеюсь, что материал был понятен, а если возникнут какие-либо вопросы, пишите в комментарии, будем разбираться.
Построим нагрузочную прямую транзистора по переменному току на семействе выходных характеристик
Под сквозной характеристикой транзистора понимается зависимость амплитуды переменной составляющей выходного тока от значения амплитуды переменной составляющей входного напряжения. Вид сквозной характеристики транзистора представлен на рис. 6. По сквозной характеристике транзистора найдем наибольшую величину входного напряжения Uвх. н, при которой максимально охватывается вся переменная часть сквозной характеристики (рис. 6, участок ВАС).
11. Определим динамические параметры усилительного каскада для двух величин амплитуды входного сигнала Uвх
и двух значений сопротивления нагрузки Rн:
Rн1 = ¥; Rн2 = Rн (в соответствии с техническим заданием):
1) рассчитаем динамические параметры усилительного каскада на биполярном транзисторе с использованием графоаналитического метода:
— коэффициент усиления по току;
— коэффициент усиления по напряжению;
— коэффициент усиления по мощности, где приращение 
и соответствующее ему приращение 
определим по входной характеристике биполярного транзистора, а приращения 
, 
— по нагрузочной прямой для постоянного и переменного токов (в зависимости от значения сопротивления нагрузки) на семействе выходных характеристик вблизи режима покоя транзистора;
3,2*10 4
2,1*10 4
3,3*10 4
2,8*10 4
2) оценим динамические параметры усилительного каскада с помощью аналитических соотношений:
Кi = H21Э/(1+Н22ЭR~) – коэффициент усиления по току, при RН = ¥ необходимо подставлять вместо R~ значение RК;
Кu = H21ЭR~/H11Э – коэффициент усиления по напряжению, при RН = ¥ вместо R~ необходимо подставлять значение RК;
Кp = — коэффициент усиления по мощности, при RН = ¥ вместо R~ необходимо подставлять значение RК;
Кp = = 2050,3*390/25*(1+390*0,66*10 -4 )=3,12*10 4
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: