1.5. Определение постоянных тока и мощности,
потребляемых в режиме покоя.
Находим ток потребляемого устройства в отсутствии входного сигнала или в режиме покоя по формуле:
I0=IД+IОК+IОб=3,6+14+0,9=18,5 (мА).
Находим мощность, потребляемую транзистором в режиме покоя, по формуле:
РО=IOEП=18,5·10-3·40=0,74 (Вт)=740 (мВт).
2. Графоаналитическтй расчет параметров усилителя
2.1. Построение динамической нагрузочной прямой и
графический расчет амплитуд сигналов.
В этом разделе построим кривые входного и выходного сигнала и найдем амплитуды входных и выходных токов и напряжений. Этим значениям тока на динамической нагрузочной прямой соответствуют точки пересечения прямой и выходных характеристик транзистора, соответствующих входным токам.
Нанесем на выходную характеристику (рис. 10) статическую нагрузочную прямую под углом α и динамическую нагрузочную прямую под углом α’. Она получается из-за влияния сопротивления нагрузки RН на работу каскада.
Рис.10. Выходные характеристики с нагрузочными прямыми.
Определить тангенс угла наклона статической нагрузочной прямой к оси напряжений можно по следующей формуле:
Рассчитаем тангенс угла наклона нагрузочной прямой к оси напряжений с учетом сопротивления нагрузки RН. Сопротивление нагрузки RН =1000 (Ом) соединяется по переменному сигналу параллельно с сопротивлением RК и общее сопротивление RК’ вычисляется по следующей формуле:
Рис. 11. Фрагмент схемы, поясняющий соединение сопротивлений RК и RН.
.
Рассчитаем тангенс угла наклона динамической нагрузочной прямой:
По расчетам можно сделать следующие выводы:
1.
теор
=
граф
,
2.
>
,
так как
>
.
На динамической нагрузочной прямой необходимо найти точки, соответствующие максимальному и минимальному токам базы:
Iбмакс=Iоб+Iмб=0,9+0,5=1,4(мА), Iбмин=Iоб-Iмб=0,9-0,5=0,4(мА).
Искомые точки определяются пересечением динамической нагрузочной прямой и выходных характеристик, соответствующих этим токам (рис.10). По входной характеристике транзистора определяем амплитуду напряжения на базе (рис.11). По найденным точкам определяем координаты максимального и минимального значений тока коллектора и напряжения между коллектором и эмиттером.
Из рис.10 находим: IКМАКС=18 мА, IКМИН=4,5 мА, UКЭМАКС=33 В, UКЭМИН=7 В, из рис 12 находим: UБЭМАКС=0,29 В, UБЭМИН-=0,18 В.
По найденным значениям определяем амплитуды входных и выходных напряжений и выходного тока:
Рис.12. Входные характеристики с входными сигналами.
2.2.Расчёт параметров каскада по переменному сигналу.
Коэффициент усиления по напряжению Ku равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного напряжений. Входным является переменное напряжение база – эмиттер Umб, а выходным – переменное напряжение на нагрузке или, что все равно, между коллектором и эмиттером Umk:
Коэффициент усиления каскада по напряжению имеет значения от десятков до сотен.
Коэффициент усиления по току Ki представляет собой отношение амплитуд (или действующих значений) выходного и входного токов, т.е. переменных составляющих токов коллектора и базы. Определим данный коэффициент по формуле:
Коэффициент KI имеет значения от десятков до сотен.
Коэффициент усиления каскада по мощности Kp получается равным сотням, или тысячам, или даже десяткам тысяч. Этот коэффициент представляет собой отношение выходной мощности к входной. Каждая из этих мощностей определятся половиной произведения амплитуд соответствующих токов и напряжений:
Найдем коэффициент усиления каскада по мощности, используя следующую формулу:
Важными величинами, характеризующими транзистор, является его входное и выходное сопротивления, рассчитываемые по следующим формулам:
Определим КПД усилителя по формуле:
