2 Выбор режима работы транзистора

Необходимо выбрать режим работы транзистора из условия обеспечения максимальной амплитуды выходного напряжения. Для этого построим нагрузочную прямую по двум точкам (0,Е/(R_k+R_э)) и (Е,0), как показано на рисунке 3.

1. При токе коллектора I_к=0 напряжение на коллекторе будет равно напряжению источника питания U_кэ= E_п = 12 В.

2. Определим сопротивление в цепи эмиттера из соотношения (1):

R_Э = 0,2 R_к (1)

R_Э = 0,2·2200 = 440 Ом

Выберем R_Э по ряду Е24 равным 430 Ом.

При U_кэ=0 ток коллектора будет равен :

Рисунок 3 – Выбор рабочей точки на семействе выходных характеристик.

По формуле 2 рассчитаем напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке

U_{КЭ рт}.

Сдвинем рабочую точку, чтобы попасть на характеристику семейства.

U_{КЭ рт} = 4,2 В

I_{К рт} = 3 мА

Определим входные характеристики рабочей точки. Для выбранной рабочей точки I_{Б рт}= 0,0375 мА

Рисунок 4 – входные характеристики транзистора КТ301Е.

Получили напряжение база-эмиттер U_{БЭ рт} = 0,6 В Полученные значения сведем в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты расчетов.

UКЭ рт	IК рт	IБ рт	UБЭ рт
4,2 В	3 мА	0,0375 мА	0,6 В

3 Расчет делителя в цепи базы

Рассчитаем сопротивления делителя R_Б1,R_Б2 в цепи базы. Чем больше будет сквозной ток делителя I_Д = E/(R_Б1 + R_Б2), тем стабильнее будет режим работы. На практике сквозной ток делителя выбирают из условия (3):

I_Д = (3÷10) I_{Б рт}. (3)

I_Д =0,0375·10=0,375 мА

Рассчитаем сопротивление резистора R_Б2 согласно закону Ома (4):

, (4)

для чего определим напряжение U_Rэ по формуле (5):

U_Rэ = I_{Э рт} R_Э = (I_{К рт} + I_{Б рт}) R_Э (5)

U_Rэ = (3·10^-3+0,0375·10^-3)·430=1,451 В

Подставив результаты в формулу (4) вычислим R_Б2:

Из ряда Е24 выбираем номинальное значения сопротивления равное R_Б2= 5,6 кОм.

Пересчитаем сквозной ток по формуле (6):

Тогда сопротивление резистора R_Б1 (7)

Из ряда Е24 выбираем подходящие значения сопротивления равное

= 24 кОм.

Полученные значения сведем в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты расчетов

Iд	I*д	RБ1	RБ2	URэ
0,375 мА	0,366 мА	24 кОм	5,6 кОм	1,451 В

4 Определение h-параметров транзистора по статическим характеристикам

По статическим характеристикам транзистора можно определить три из четырех h-параметров: входное сопротивление h_11Э, статический коэффициент передачи тока базы транзистора h_21Э и выходную проводимость h_22Э.

Входное сопротивление (формула 8) при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора (U_КЭ = const) определим по входным характеристикам транзистора. Для этого зададим приращение напряжения база-эмиттер ΔU_БЭ симметрично относительно рабочей точки и определим соответствующее приращение тока базы ΔI_Б (рисунок 5).

Рисунок 5 – приращение тока базы и напряжения база-эмиттер

Статический коэффициент передачи тока базы транзистора (формула 9) при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора (U_КЭ = const) определим по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h_21Э  зададим приращение тока базы ΔI_Б и определим соответствующее приращение тока коллектора ΔI_К (рисунок 6).

Рисунок 6 – приращение тока коллектора и тока базы

Выходную проводимость (формула 10) в режиме холостого хода на входе транзистора (I_Б = const) определим также как и параметр h_21Э по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h_22Э  зададим приращение напряжения коллектор-эмиттер ΔU_КЭ и определим соответствующее приращение тока коллектора ΔI_К (рисунок 7). Условию I_Б = const будут отвечать точки, лежащие на выходной характеристике, проходящей через рабочую точку транзистора. Поскольку выходные характеристики линейны в широком диапазоне напряжений, то приращение ΔU_КЭ может быть достаточно большим, при этом его симметричность относительно рабочей точки не имеет значения.

Рисунок 7 – приращение тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер

Четвертый параметр – коэффициент обратной связи по напряжению h_12Э по приводимым в справочниках статическим характеристикам определить невозможно. У маломощных транзисторов коэффициент обратной связи по напряжению h_12Э = (1÷10)·10^–4.

Полученные значения сведем в таблицу 4.

Таблица 4 – Значения h-параметров

H11э	H12э	H21э	H22э
444,4 Ом	(1÷10)·10–4	90	4,3·10-4 См