Последовательность действий при расчётах усилителя.

1.В первую очередь определяется рабочая область на ВАХ. Для этого на семействе коллекторных ВАХ строится характеристика мощности рассеяния на коллекторном переходе (Р_к.доп), допустимой для данного КТ312А (результаты расчёта Р_адоп приведён в табл.1).

Таблица 1

2.Построим на выходных ВАХ транзистора(рис.5.12) нагрузочную характеристику.

В основе построения нагрузочной характеристики усилителя лежит уравнение транзистора в рабочем режиме

(5.1)

Уравнение транзистора в рабочем режиме (5.1) ─ это уравнение прямой линии. Следовательно, нагрузочная характеристика также будет в виде прямой линии, и построить её можно по двум точкам. Для построения нагрузочной характеристики возьмём во внимание два крайних состояния транзистора ─ «закрыт-открыт». Когда транзистор закрыт, то в его цепи течёт лишь ток неосновных носителей (I_кэ0), а им, при нормальной температуре, можем пренебречь. Следовательно, напряжение на коллекторе закрытого транзистора равно напряжению питания Е_к ─ тчк. «С» на оси напряжения. Если транзистор открыт до насыщения, то его сопротивление близко к нулю, и ток через него ограничивается лишь сопротивлением R_к

(5.2)

В режиме насыщения напряжение на коллекторе не превышает 0,05 … 0,1В, поэтому мы пренебрегли этой величиной и, таким образом, получим вторую точку нагрузочной характеристики ─ тчк. «А».

Соединяем точки «А» и «С». Полученная прямая «АС» ─ это нагрузочная характеристика.

Предельные электрические параметры КТ312 А Uкб = 30 В; Uэб = 4 В; Iк = 30 мА; h21 = 12 …100; Ркдоп = 450 мВТ. Задание для расчёта: Uкб = 18 В ─ напряжение на коллекторе закрытого транзистора; Rк = 0,6 кОм.

Рис.5.12.

Рис.5.13.

Если использовать всю протяжённость нагрузочной характеристики «АС», то произведение коллекторного напряжения на коллекторный ток ─ эта самая максимальная мощность, которую можно «выжать» из усилителя. Но при проектировании усилителей требование к такому параметру, как мощность ─ не единственное. Есть ещё довольно жёсткие требования к таким характеристикам, как уровень нелинейных искажений, которые искажают форму полезного выходного сигнала, частотные искажения и т.д. Рассмотрим нагрузочную характеристику подробнее. Участок «АЕ» ─ это участок повышенных нелинейных искажений, а участок «DC» ─ участок неуправляемых токов (I_кэ0). Использовать эти участки в процессе усиления сигнала не стоит. Поэтому ограничиваем протяжённость рабочего участка нагрузочной характеристики участком «ED».

3.Перенесём рабочий участок нагрузочной характеристики на входную ВАХ транзистора (рис5.13).

Зададим РТ на построенной нагрузочной характеристике. Напряжение смещения составляет доли вольта (0,6…0,9) В. При этом важно, чтобы изменения базового тока относительно РТ были симметричными. В нашем примере ток базы меняется от 0,6 мА до 0, следовательно, ток базы покоя I_бп будет равен 0,3 мА. Допустимая амплитуда базового переменного тока, при подключении генератора входного переменного сигнала, будет равна 0,3 мА (рис.5.13).

4.Выпишем параметры РТ:

U_бэп = 0,6 В; I_бп = 0,3 мА; U_кэп = 11 В; I_кп = 13 мА; Р_к. = U_кэп I_кп = 143 мВТ < 450 мВт.

5. Рассчитаем сопротивление гасящего резистора R_б1. Напряжение смещения (U_бэп) составляет доли вольта (0,6…0,9) В. Следовательно, большая часть напряжения от источника гасится на резисторе R_б1и сопротивление этого резистора всегда будет достаточно большим.

(5.3)

6. Убедимся в том, что транзистор поставлен в активный режим.

В рабочей точке ток I_кп = 13 мА, падение напряжения на резисторе R_к будет равно следовательно, напряжение на участке «коллектор-эмиттер» в режиме покоя U_кэп = 18 ─ 7,02 = 10,98 В≈11В ─ активный режим.

Примечание. Вообще, в активном режиме напряжение на участке «коллектор-эмиттер» примерно равно U_кэп ≈