Материал: Общие указания по выполнению лабораторных работ

в системе координат I_к, представляет прямую линию, которую можно построить по двум точкам. Одной из них может являться исходная рабочая точка 0 с координатами I_бо, U_кэ0, указанными в исходных данных расчетного задания. Координаты точки 0 позволяют определить ее положение на графике выходной статической характеристики транзистора, снятой при i_б = I_бо (рисунок 15). Для усилителя, работающего в классе А, начальное положение рабочей точки на нагрузочной прямой выбирают так, чтобы при подаче переменного входного сигнала u_c рабочие участки нагрузочной характеристики (А0 и 0В) были равны, тогда изменения тока выхода i_к(t) будут пропорциональны изменениям тока i_б(t). При этом через транзистор в отсутствии входного сигнала протекают большие токи покоя I_ко, I_бо и, соответственно, К.П.Д. (η) усилительного каскада невелик (30-35%). Обычно в режиме А работают маломощные усилители с малыми нелинейными искажениями.

В качестве второй точки удобно выбрать точку N (рисунок 15) пересечения нагрузочной прямой с осью напряжений. Напряжение U_кэN находят, исходя из условия, что ток коллектора в точке N I_кN = 0, следовательно, U_кэN = Е_к. Значение Е_к, необходимое для построения нагрузочной прямой, можно найти, пользуясь вторым законом Кирхгофа для выходной цепи (рисунок 14), по следующей формуле Е_к=I_коR_к+U_кэ0.

Неизвестное значение тока I_ко определяется графически (рисунок 15), опустив перпендикуляр из точки 0 на ось ординат I_k. Прямая линия, проведенная через точки 0 и N, и является нагрузочной прямой (выходной характеристикой режима нагрузки). Точки пересечения построенной прямой со статическими выходными характеристиками, снятыми при соответствующих значениях тока базы i_б, позволяют определить значение коллекторного тока и коллекторного напряжения для указанных значений тока базы i_б.

Отрезок, дополняющий падение напряжения на коллекторе U_кэ до величины E_к, определяет падение напряжения U_Rк на резисторе нагрузки.

Рис.15. Графические построения на семействе статических выходных характеристик транзистора

2. Рабочий участок АВ нагрузочной прямой позволяет определить пределы измерения коллекторного тока и напряжения в схеме усилителя при воздействии синусоидального сигнала с амплитудой базового тока I_бм и находится исходя из условий расчетного задания. Точка А (верхняя граница рабочего участка) соответствует точке пересечения нагрузочной прямой со статической выходной характеристикой, снятой при максимальны значении тока базы i_бмакс = I_бо + I_бm, значения токов I_бо и I_бm заданы в исходных данных. На рисунке 15 i_бмакс = i_бiv.

Точка В (нижняя граница рабочего участка) находится из условия пересечения нагрузочной прямой со статической выходной характеристикой, снятой при токе базы i_бмин = I_бо - I_бm. В рассматриваемом примере оказалось, что i_бмин = i_бо = 0 (рисунок 15) возможны и другие значения i_бмин.

Проецируя рабочие точки А и В на оси координат, определяем значение максимального I_кмакс и минимального I_кмин коллекторного тока, а также максимального U_кэмакс и минимального U_кэмин коллекторного напряжения. Проекции отрезков А0 и 0В на вертикальную и горизонтальную оси позволяют определить амплитуду положительной и отрицательной полуволн переменных составлявших колле-кторного тока i_к(t) и напряжения U_кэ(t). Временные диаграммы коллекторного тока i_к(t) и напряжения u_кэ(t) приведены на рисунке 15. Если рабочий участок линейный, то усиление происходит без нелинейных искажений и переменные составляющие коллекторного тока и напряжения синусоидальны. В реальных условиях процесс усиления сопровождается нелинейными искажениями, поэтому значения амплитуд переменных составляющих коллекторного тока I_кm и коллекторного напряжения U_кэm следует определять как средние:

Значения , , , определяется по графику рисунок 15.

3. Расчет электрических параметров усилителя проводится по следующим формулам:

1. Коэффициент усиления базового тока:

   (4)

2. Коэффициент усиления входного напряжения:

где - сопротивление нагрузки;

- входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ.

3. Входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ:

где - амплитуда входного напряжения, обеспе-чивающая получение заданной амплитуда входного тока .

Величину можно приближенно определить графи-чески по входной статической характеристике транзистора, снятой при U_кэ = U_кэо (рисунок 16), перенося значения токов базы , i_бмакс, i_бмин на входную характеристику и получив точки 0′; А′; В′.

График входной характеристики приводится из справочника (рисунок 16).

Рис.16. График входной характеристики транзистора

Проецируя точки А′ и В′ на ось напряжений, определяем значения базового максимального и минимального напряжений.

Тогда,

4. Выходное сопротивление транзистора по схеме с ОЭ определяем по формуле:

   .

   (8)

5. Коэффициент усиления по мощности определяется по формуле:

6. Мощность, выделяемая в режиме покоя на коллекторе:

Чтобы транзистор не вышел из строя, необходимо, чтобы определенная по формуле 10 Р_к ≤ Р_кмакс (значения Р_кмакс смотреть в справочных данных). Если выше приведенные условия не выполняется, необходимо изменить режим работы транзистора и провести расчет схемы УНЗЧ повторно.

7. Мощность, потребляемая от источника коллекторного напряжения:

   	(11)

8. Коэффициент полезного действия усилителя:

Приложение 3

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Акимова Г.Н. Электронная техника/ Г.Н. Акимова. М.: Маршрут, 2003. 289 с.

2. Жеребцов И.П. Основы электроники/ И.П. Жеребцов. Л.: Энергоиздат, 1990. 352 с.

3. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника/ К.С. Петров. Питер.: 2004. 521 с.

4. Гусев В.Г. Электроника/ В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. - М.: Высш. шк., 1991. 622 с.

5. Интегральные микросхемы: Справочник / под ред. Б.В. Тарабрина. М.: Радио и связь, 1986.

Содержание

56