Определение координат точки покоя. Построение статической и динамической линии нагрузки. Определение требований к транзистору по предельным параметрам и ВАХ. Выбор транзистора

Рис.3. Выходные ВАХ транзистора и линии нагрузки.

Транзистор КТ602А можно считать оптимально подобранным, так как динамическая линия нагрузки ( ДЛН ) пересекает выходные вольт-амперные характеристики не менее 6 раз и, к тому же, имеется значительный запас по предельным параметрам.

II. Определение координаты точки покоя O [ Uoк ; Iок ] на входных ВАХ, расчёт элементов, обеспечивающих режим покоя.

Согласно пункту расчёта I, координаты точки покоя O [ Uoк ; Iок ] на выходных ВАХ соответствуют току покоя базы . При этом, .

По токам базы на входной ВАХ определяю .

Рис.4. Входная ВАХ транзистора.

Для уменьшения влияния тока базы ток делителя выбирается из условия I_дел = (5¸10)I_об.   

Ток делителя выбираю

Сопротивления резисторов делителя R_б1 и R_б2 определяю из уравнений входной цепи :

Выбираю сопротивления делителя :

R_б1 = 10000 Ом,  R_б2 = 430 Ом.

III. Графоаналитический расчёт параметров усилителя :

Для определения параметров усилителя на входной характеристике нахожу значения   

переменных входных сигналов (рис. 4)

и рассчитываю параметры:

Входное сопротивление транзистора : 

Входное сопротивление усилителя      Rвх= Rвхт êêR_б,                        где

R_б – эквивалентное сопротивление базы :

Коэффициент усиления по напряжению : 

Входной ток : Iвхm= Iбm+ Uбm/R_Б, или .

Необходимое напряжение генератора :

Сквозной  коэффициент усиления по напряжению :   

Коэффициент усиления транзистора по току :  

Коэффициент усиления усилителя по току :

Коэффициент усиления транзистора по мощности :

Коэффициент усиления усилителя по мощности :

Мощность сигнала на выходе транзистора :

Мощность сигнала на нагрузке :

Потребляемая мощность :

Коэффициент полезного действия :

IV. Определение hэ-параметров по статическим ВАХ. Расчёт физических параметров

Т-образной схемы замещения в схемах ОЭ и ОБ. Схемы замещения.

Согласно статическим входным и выходным вольт-амперным характеристикам транзистора

( рис.3. и рис.4. ) :

Нахождение параметра  (Входное сопротивление при коротком замыкании на выходе ) :

Нахождение параметра  ( коэффициент обратной связи по напряжению при х.х. на входе  ):

Нахождение параметра  ( коэффициент передачи тока при к.з. выходной цепи ):

Параметр h_12э определить по статическим ВАХ невозможно, так как справочные входные

ВАХ содержат только одну кривую семейства. Приводимая кривая для Uкэ=0 не может быть использована, поскольку соответствует режиму насыщения транзистора.

Для определения параметра h_12э можно воспользоваться физическими параметрами.

j_Т=25мB – температурный потенциал.

Выходная проводимость транзистора при холостом ходе входной цепи.

Нахождение физических параметров Т-образной схемы замещения в схеме ОЭ :

Рис.5. Малосигнальная физическая Т-образная схема замещения

биполярного транзистора в схеме включения ОЭ.

Нахождение физических параметров Т-образной схемы замещения в схеме ОБ :

rэ                                   

Рис.6. Малосигнальная физическая Т-образная схема замещения

биполярного транзистора в схеме включения ОБ

V. Определение параметров усилителя Rвх, К_U, К_iT через h_Э – параметры.

Значения, полученные при графоаналитическом расчёте (п.III)

       ;               ;         

Погрешности вычислений :

Погрешность определения параметра h_11Э ( входного сопротивления ) :

VI. Расчёт ёмкостей разделительных конденсаторов.

Разделительные конденсаторы С₁ и С₂ предотвращают прохождение постоянных составляющих напряжений на вход и выход усилителя и пропускают переменные сигналы. Для пропускания переменных сигналов сопротивления конденсаторов должны быть меньше сопротивлений соответствующих резисторов во всем диапазоне частот усиливаемых гармонических сигналов и рассчитываются на нижней частоте.

fн = 60 Гц.

Выбираю С₁ = 75 μФ

Выбираю С₂ = 9.1 μФ

VII. Расчёт параметрического стабилизатора напряжения Ек , определение параметров Rвых, Кст.

Существенно улучшить параметры стабилизатора позволяет применение эмиттерного повторителя напряжения на биполярном транзисторе. Режим работы стабилитрона в этом случае близок к оптимальному – режиму холостого хода.

Задамся предварительно β = 50. Тогда

В качестве стабилитрона выбираю два стабилитрона

КС215Ж с номинальным напряжением стабилизации

Uст =15 В при номинальном токе Iст = 2 мА.

Рис.7. Параметрический стабилизатор с эмиттерным повторителем.

Таблица 2 : значения параметров стабилитрона КС215Ж.

Условие по току выполняется с запасом :

Определю величину сопротивления R :

Выбираю R = 2.4 кОм.

Рассчитаю Uв :

             Выбираю Uв = 41 B.

Определю пределы изменения Uв :

Проверяю режим стабилизации :

Параметры стабилизатора:

Коэффициент стабилизации :

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя :

Принимая ориентировочно h_11Э = 1 кОм.

Для выбора транзистора определю предъявленные к нему требования :

Выбираю эпитаксиально-планарный кремниевый транзистор КТ603Б