Графический расчет схем на транзисторах

Схемы на транзисторах при относительно низких частотах на практике иногда рассчитывают не с помощью рассмотренных схем замещения, при использовании которых необходимо знать Я_б, R_K, R₃ и R_m, а путем непосредственного применения семейства характеристик транзистора. Этот способ расчета показан на примере 153.

Пример 153.

Определить коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности схемы (рис. 15.25, а), предназначенной для усиления слабых синусоидальных колебаний.

Входные характеристики использованного в схеме транзистора изображены на рис. 15.25, б, выходные — на рис. 15.25, в. Параметром на рис. 15.25, в является ток 1_б. Сопротивление нагрузки R_H = 500 Ом. ЭДС смещения в выходной цепи ?_к0 = 10 В. ЭДС смещения в цепи управления Е_у0 = 0,25 В.

Решение. На рис. 15.25, в проводим прямую, представляющую собой ВАХ нагрузки R_u = 500 Ом. Эта прямая пройдет через точку г_к = 0, и_эк = Е_к0 = 10 В и через точку i_K = E_k0/R_u = 20мА, и_эк= 0.

Семейство входных характеристик транзистора П14, как это видно из рис. 15.25, б, обладает той особенностью, что в интервале значений и_эк = = 0,2 -з-10 В зависимость тока базы i₆ от напряжения между эмиттером и базой изображается одной и той же кривой. Найдем значение тока i₆ = 7_б0 в режиме, когда на входе действует только ЭДС Е_у0 = 0,25 В.

Рис. 15.25.

Из рис. 15.25, б следует, что при и_эб = 0,25 В ток i₆ = /_б0 = 250 мкА (точка п). Далее найдем ток i_K = 1_к0 и напряжение и_эк = и_эк0 в этом режиме.

На семействе кривых рис. 15.25, в режим работы при Е_у = Еуо определяется точкой п, полученной в результате пересечения ВАХ нагрузки с той кривой семейства i_K =/(и_эк), для которой параметром является i₆ = 250 мкА.

В точке ni_K = 1_к0 = 13,1 мА, и_эк = и_эк0 = 3,5 В. Линеаризуем входную характеристику в рабочей точке. С этой целью проведем в окрестности точки п (см. рис. 15.25, б) прямую так, чтобы она на возможно большем участке совпала с касательной к кривой i₆ =/(п_эб) в точке п. Крайними точками проведенной прямой будем считать точки р и т. В точке р ток i₆ = 350 мкА и и_эб = 0,23 В. В точке т ток i₆ = 150 мкА и п_эб= 0,23 В. Этим точкам соответствуют одноименные точкиритнарис. 15.25, в.

В точкер (см. рис. 15.25, в) i_K= 18,6 мА, в точке т i_K= 8,5 мА, Таким образом, при подаче на вход схемы синусоидального напряжения амплитудой и_эбт = 0,02 В в цепи управления появится синусоидальная составляющая тока, имеющая амплитуду 1_бт = 1_ут = 100 мкА, а в выходной цепи кроме постоянного тока 1_к0 возникает синусоидальный ток амплитудой 1_кт = 5,0 мА^[1]. При этом на выходных зажимах транзистора действует синусоидальная составляющая напряжения, имеющая амплитуду и_экт = 2,45 В.

Тогда коэффициент усиления по току.

Коэффициент усиления по напряжению Коэффициент усиления по мощности.

Входное сопротивление транзистора между зажимами эмиттер — база для синусоидальной составляющей.

Выходное сопротивление между зажимами эмиттер — коллектор для синусоидальной составляющей.

В тепловом отношении транзистор работает в ненапряженных условиях, так как мощность, выделяемая в нем в режиме, соответствующем точке п (см. рис. 15.25, б),.

что значительно меньше допустимой для данного транзистора мощности рассеяния 150 мВт.

• [1] Берем первую гармонику переменной составляющей коллекторного тока.