4. Расчет параметров усилителя

1. Рассчитываем значение мощности, которая рассеивается коллектором, и сравниваем его с максимально-допустимым значением, указанным в справочнике,

Р_0к = U_0кэ І_0к.

Должно выполняться неравенство: Р_0к < Р_{к max}. Если неравенство не выполняется, необходимо выбрать другой, более мощный транзистор.

2. Находим напряжение питания усилителя Е_К = …, которое отсчитывается в точке пересечении линии нагрузки с осью абсцисс – осью напряжения U_кэ. На оси ординат – оси тока I_к в точке пересечения нагрузочной прямой находим значение расчетного тока I_кр.

3. Определяем сопротивление нагрузки

R_к = .

4. Рассчитываем сопротивление резистора в цепи базы

R_б = .

5. Рассчитываем выходную полезную мощность

Р_вых =

и потребляемую мощность

Р_пот = Е_К І_0к.

6. Определяем коэффициент полезного действия (КПД) усилителя

η = .

Для усилителя с общим эмиттером и резистивной нагрузкой должно выполняться неравенство: η < 0,25.

Предупреждение: если неравенство не выполняется, это свидетельствует о наличии в работе ошибки, которую необходимо найти и исправить.

7. Рассчитываем коэффициенты усиления усилителя:

1. коэффициент усиления напряжения

К_u = ;

2) коэффициент усиления тока

К_і = _,

где І_mк ср и І_{mб ср} – средние значения амплитуд токов соответственно коллектора и базы:

I_{mк ср} = , I_{mб ср} = ;

3) коэффициент усиления мощности

К_Р = К_uК_і.

Так как из-за нелинейности ВАХ транзистора возникают нелинейные искажения сигнала (искажения формы токов и напряжений в усилителе), в расчетах используются средние значения. Средние значения амплитуд токов находим по известным формулам:

8. Находим входное сопротивление усилителя

R_вх = .

9. Вычерчиваем временную диаграмму работы усилителя в масштабе.

(Сверху эпюра входного напряжения, снизу – выходного).

5. Контрольные вопросы

   1. Объясните принцип действия усилителя.

   2. Объясните связь между напряжением питания и максимальной неискаженной амплитудой выходного напряжения.

   3. Покажите связь между токами базы и коллектора.

   4. Покажите влияние значения сопротивления резистора в цепи базы на искажения сигнала.

   5. Покажите оптимальное положение рабочей точки на выходных ВАХ транзистора для получения минимальных искажений выходного напряжения.

3.6. Рекомендованная литература

1. Воробйова О.М. Основи схемотехніки: підручник / О.М. Воробйова, В.Д. Іванченко – [2-ге вид.]. – Одеса: Фенікс, 2009. – С. 89 – 102.

2. Воробйова О.М. Основи схемотехніки: У 2-х частинах: навч. посіб. / О.М. Воробйова, В.Д. Іванченко. – Одеса: ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2004. – Частина І. – С. 70 – 81.

3. Воробьёва Е.М. Основы схемотехники: конспект лекций в 2-х частях / Е.М. Воробьёва, В.Д Иванченко. – Одесса: ОНАС им. О.С. Попова, 2011. –Часть 1. – С. 76 – 82.