Анализ режима неискаженного усиления

Расчет усилителя можно производить:

а) Аналитически с использованием дифференциальных параметров транзистора (однако такой расчет носит ориентировочный характер);

б) Графоаналитически - с помощью характеристик, который мы и рассмотрим. (Результаты расчета в этом случае получаются более точные).

Пусть заданы входные и выходные статические характеристики транзистора (рис.3). Напряжение источника питания коллекторной цепи выбирается самостоятельно из имеющихся возможностей или задано.

Порядок расчета

Определим границы допустимых режимов, определяющих максимально возможную мощность транзистора.

Максимальная величина выходной мощности, которую можно получить от транзистора ограничивается максимально допустимым напряжением коллектора U_кmax, предельно допустимым током коллектора I_{к пред} и максимально допустимой рассеиваемой мощностью Р_кmax.

Максимальная мощность, рассеиваемая транзистором, определяется максимально допустимой температурой его коллекторного перехода, температурой окружающей среды и тепловым сопротивлением транзистора. Для конкретных типов приборов эта величина указывается в справочнике.

Максимально допустимый ток коллектора I_кmax определяется из соотношения

Полученная кривая представляет собой гиперболу, а границы по току и напряжению - горизонтальную и вертикальную прямые I_кпред = const и U_кmax = const. Эти значения указываются в справочнике.

1. Взятые величины из справочника и полученные из расчета наносим на выходные характеристики транзистора.

2. Строим выходную нагрузочную характеристику с учетом полученных ограничений и получения максимального неискаженного усиления. Определяем сопротивление нагрузки R_н, исходя из

откуда

3. Строим входную характеристику транзистора с нагрузкой в цепи коллектора, переносом точек пересечения выходной нагрузочной характеристики с выходными статическими характеристиками на семейство выходных характеристик или выбираем в качестве её статическую входную характеристику снятую при напряжении на коллекторе не равном нулю.

4. На входной характеристике транзистора с нагрузкой выбираем линейный участок (АВ).

5. Посередине линейного участка выбираем начальную рабочую точку (0) и определяем напряжение смещения U_бэп и ток базы I_бп в рабочей точке, опуская перпендикуляры на оси координат.

6. Определяем амплитуды переменных составляющих тока базы и напряжения на базе I_mб и U_mб.

7. Определяем входную мощность:

8. Переносим на выходную нагрузочную характеристику рабочий участок АВ, начальную рабочую точку 0, используя значения тока базы в искомых точках.

9. Определяем постоянные составляющие тока коллектора I_кп, напряжение на коллекторе U_кп, амплитуды переменных составляющих тока коллектора I_mк, напряжения коллектора U_mк и выходную мощность:

10. Определяем коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности:

Таким образом, используя графоаналитический метод по характерис-тикам транзистора и его предельным параметрам можно достаточно просто и точно провести расчет режима усиления транзисторного усилителя.