2. Расчет усилительного каскада по постоянному току графоаналитическим методом.

1. Семейство выходных и входных характеристики заданного транзистора представлены на рис. 5.

Входная характеристика изображается повёрнутой на 90˚ против часовой стрелки. Оси для построения передаточной характеристики строятся в

размерности, соответствующих осей входной и выходной характеристик и на одной линии с осями этих характеристик (пунктирные линии на рис. 5).

2. На выходных характеристиках (рис. 5) нанесена кривая допустимой мощности P_kmax, рассеиваемой на коллекторе, P_{k max} = U_кэI_к = const, например, по зависимости:

I_К=P_Кmax/U_КЭ =200∙10^-3/ U_КЭ, А.

Также проводим линию максимального напряжения U_КЭmax =15В. Линия максимального тока I_Кmax=150мА не показана, т.к. находится за пределами графика.

3. Выбираем значение напряжения источника питания E_к в пределах

(0,7 – 0,9) U_{k max} =(0,7 – 0,9)∙15=10,5В – 13,5В.

Выберем стандартное значение E_к =12В.

(Следует учитывать, что E_к ≈ 3U_{m вых} и E_к ≈ U_кэо + I_ко(R_к + R_э)). Эту величину в дальнейшем, после выбора R_к, R_э, и U_{m вых} можно скорректировать.

4. Из условия передачи максимальной мощности от источника энергии к потребителю (согласованный режим) выбрать R_к ≈ R_{вых. т}. Однако, на выход усилителя обычно включается нагрузка R_н ≤ R_к поэтому рекомендуется выбирать R_к = (0,3 – 1)R_{вых. т}., так чтобы его величина лежала в диапазоне

R_к = (0,5 - 10) кОм.

R_к = (0,3 – 1)R_{вых. т}=(0,3 – 1)∙2,67 = 0,8кОм – 2,67кОм

Выберем R_к =1кОм.

5. Построим нагрузочную линию усилительного каскада, согласно уравнению

U_кэ = Е_к - I_кR_к

Для этого нужно использовать две точки (“d” и ”c”) на выходных характеристиках транзистора (рис. 6):

U_кэ = 0, I_к = = (точка “d”);

I_к = 0, U_кэ = Е_к = 12В (точка “c”).

При этом линия нагрузки должна проходить левее и ниже допустимых значений U_{k max}, I_{k max}, и P_{k max} и обеспечить достаточно протяженный линейный участок переходной характеристики (см. рис. 5).

Построения показывают, что при выбранном R_к =1кОм, значение I_к =12мА (при U_кэ = 0), слишком мало для этого типа транзистора и обеспечить достаточно протяженный линейный участок переходной характеристики невозможно. Поэтому примем R_к =500 Ом, тогда точка «d» будет иметь координаты U_кэ = 0, I_к =24мА, а линия нагрузки может обеспечить достаточно протяженный линейный участок переходной характеристики.

2.6. Построим переходную характеристику.

Для этого необходимо отметить на оси I_Б входной характеристики точки, соответствующие токам базы, для которых приведены выходные характеристики, пересекаемые нагрузочной линией. По точкам пересечения линий, проведённых из выделенных точек входных и выходных характеристик, построить переходную характеристику (рис. 5).

Рисунок 5 - Переходная характеристика

2.7. На переходной характеристике транзистора (с учетом входной характеристики) выбираем линейный участок ab, в диапазоне которого усилитель усиливает без искажения. На середине участка ab наносим рабочую точку A, соответствующую режиму работы транзистора по постоянному току (рис. 7).

2.8. По координатам рабочей точки A (рис. 7) определяем токи и напряжения

каскада в режиме покоя (постоянные составляющие входных и выходных токов и напряжений):

I_Б0=300мкА,

I_К0=14мА,

U_БЭ0=225мВ,

U_КЭ0=5В.