Графо-аналитический расчёт режима усиления биполярного транзистора.

Расчёт режима усиления транзистора, который включает определение режима транзистора по постоянному и переменному току, начинают с построения статической нагрузочной прямой и выбора на ней рабочей точки. Если R_к и Е_к заданы, то выполнить построение СНП согласно уравнению (6.1) не составляет труда. В противном случае её проводят через точку на оси тока коллектора выходных статических характеристик с таким наклоном, чтобы выбранный на ней рабочий участок был по возможности максимальным.

Рабочую точку в общем случае выбирают, исходя из режима, в котором должна работать усилительная схема, а также из заданных амплитуд выходных токов и напряжений. Мы будем иметь в виду режим А, который позволяет получить максимально возможную мощность выходного сигнала при отсутствии у него нелинейных искажений.

Uкэ  0 t

t

Рис. 6.7. Расчёт режима усиления биполярного транзистора.

Отсутствие нелинейных искажений в выходном сигнале означает, что если на вход схемы (например, рис. 6.5, б) подан сигнал синусоидальной формы, то и выходной сигнал должен быть синусоидальным.

Для этого рабочий участок на СНП выбирают там, где приращения тока базы вызывают равные приращения тока коллектора, то есть статические выходные характеристики идут равномерно. Границы рабочего участка определяют точки на пересечении СНП со статическими характеристиками А и В. Чтобы выходной сигнал был максимальным, рабочий участок должен быть по возможности наибольшим.

Рабочая точка О должна лежать на пересечении со статической характеристикой и делить рабочий участок пополам по току базы, так как входной сигнал синусоидален. Если рабочая точка выбрана правильно, то при переносе её на входную нагрузочную характеристику (характеристику при ), она должна оказаться на линейном участке нагрузочной характеристики.

Определить режим транзистора по постоянному току – это означает определить токи и напряжения на электродах транзистора в режиме покоя (в отсутствии входного сигнала). Графически это сводится к определению координат рабочей точки I_бо , U_бэо , I_ко , U_кэо на входной и выходной нагрузочной характеристиках (рис. 6.7).

Полученные значения I_бо и U_бэо , например, используют для расчёта цепей смещения на базу транзистора.

Определить режим транзистора по переменному току – это означает определить амплитуды переменных составляющих токов и напряжений на электродах транзистора I_mб , U_mбэ , I_mк , U_mкэ. Для этого строят динамическую нагрузочную прямую (ДНП) при заданном R_н и переносят на неё рабочий участок АВ со статической нагрузочной прямой. ДНП всегда располагается под большим углом к оси U_кэ , чем СНП, так как сопротивление нагрузки по переменной составляющей R_н теперь рассчитывается по формуле (6.2).

Опустив перпендикуляры из точек, ограничивающих рабочий участок, на оси токов и напряжений, получим отрезки, соответствующие двойным амплитудам токов и напряжений 2I_mб , 2U_mбэ , 2I_mк , 2U_mкэ. Чтобы удостовериться, что выходной сигнал получился и достаточно большим, и неискажённым, следует построить осциллограммы токов и напряжений.

Из анализа входных осциллограмм i_б(t) и u_бэ(t) видно, что увеличение напряжения u_бэ приводит к увеличению тока базы, а осциллограмма i_б(t) является идеальной синусоидой. Осциллограмма тока коллектора повторяет форму тока базы, а осциллограмма напряжения u_кэ(t) – практически правильная синусоида, но сдвинутая по отношению к току коллектора на 180. Такое поведение соответствует уравнению ДНП (6.3).

Определив по графикам численные значения двойных амплитуд токов и напряжений и поделив их пополам, получим амплитудные значения, которые позволят рассчитать усилительные параметры транзистора в режиме усиления:

	-коэффициент усиления по току;
	-коэффициент усиления по напряжению;
	-коэффициент усиления по напряжению;

- выходная колебательная мощность.

Используя параметры транзистора, полученные графо-аналитическим методом, можно рассчитать энергетические параметры усилительного каскада на транзисторе – потребляемую мощность и коэффициент полезного действия.

- без учёта цепей смещения на базу транзистора;

.