Определение положения рабочей точки на выходных статических характеристиках транзистора

2.1. Производится построение нагрузочной прямой по постоянному току в соответствии со вторым законом Кигхгофа для выходной цепи:

Е_к = U_кэ + I_к (R_э+R_к );

Первая точка соответствует режиму холостого хода:

U_кэ = Е_к , I_к = 0.

Вторая точка соответствует режиму короткого замыкания:

U_кэ = 0 , I_кз = .

Для нахождения R_э, по найденным U_кэП и I_кП (см. п.1.3, п.1.6) находят координаты рабочей точки П на статических выходных характеристиках транзистора. Проводится статическая линия нагрузки из точки 1 через точку П до пересечения с осью ординат. Точка пересечения и есть I_кз. Тогда

.

2.2. Для определения параметров усилителя в динамическом режиме (при наличии входного сигнала) производится построение нагрузочной прямой по переменному току.

Поскольку в режиме усиления входного сигнала токи и напряжения транзистора состоят из постоянных и переменных составляющих, то линия нагрузки по переменному току тоже пройдет через точку покоя П и, поскольку R_кн < R_к , то линия будет находится под углом γ_н большим, чем угол γ, образованный статической линией нагрузки с осью абсцисс (см. рисунок 4.22). Поэтому для построения динамической линии нагрузки на оси абсцисс отмечается точка 3, где формально напряжение равно сумме:

.

Через точку 3 и точку покоя П проводится штриховая динамическая линия нагрузки.

2.3. Уточняется сопротивление R_к и положение рабочей точки П, которая должна находиться на пересечении нагрузочной прямой по постоянному току с серединой нагрузочной прямой по переменному току. Это достигается варьированием (изменением) сопротивления R_к и величины напряжения источника питания Е_к без превышения напряжения U_{кэ доп}.

2.4. Определяется ток базы покоя I_бП и границы рабочего участка на нагрузочной прямой по переменному току. Ток I_бП определяется по выходной характеристике, на которой находится рабочая точка (выходная характеристика строится при конкретном постоянном токе базы).

Если точка покоя П находится между выходными характеристиками, то необходимо самостоятельно провести выходную характеристику через рабочую точку П и определить I_бП..

Рабочий участок на динамической нагрузочной характеристике определяется по размаху выходного напряжения 2U_{m вых} = 2U_{кэ m} .

Для этого на оси абсцисс отмечаются точки, соответствующие напряжениям U_кэп+U_кэm и U_кэп-U_кэm. Из этих точек проводятся перпендикулярные отрезки до пересечения их с динамической линией нагрузки (см. рисунок 4.22). Отрезок прямой между точками пересечения и есть рабочий участок.

2.5. Определяется положение рабочей точки и границы рабочего участка на входной статической характеристике транзистора, построенной при U_кэ = U_кэП.

Положение рабочей точки на входной характеристике, построенной при U_кэ = U_кэП определяется по значению I_бП, которое откладывается на оси ординат. Из точки, соответствующей I_бП, проводится перпендикулярный отрезок до пересечения со входной характеристикой. Точка пересечения и есть рабочая точка (точка покоя) П. На оси ординат откладываются токи базы I_б1, I_б2, соответствующие границам рабочего участка на выходных характеристиках. Из точек, соответствующих точкам I_б1 и I_б2, проводят перпендикулярные отрезки до пересечения со входной характеристикой. Точки пересечения определяют границы рабочего участка на входной характеристике.

Если семейство входных характеристик не имеет значения U_кэП , то необходимо взять для построений характеристику, построенную при значении U_кэ наиболее близком к U_кэП.

Опустив перпендикуляр из точки покоя П на ось абсцисс, определяется напряжение U_бэП.

2.6. По размерам рабочих участков определяются амплитуды входных и выходных токов и напряжений. Зарисовываются входные и выходные переменные напряжения и токи (см. рисунок 4.22), рассчитываются параметры усилителя: R_вх, R_вых, K_u , K_i , K_р через амплитуды входных и выходных напряжений и токов(cм. тему 2.3).