З аполнив таблицу, ставим точки на статических характеристиках

В активной области транзистор хорошо управляется по базовому электроду. В случае недонапряженного режима транзистор хорошо управляется по коллекторному электроду.

I_кm – высота импульса для коллекторного тока;

I_к1 – ток первой гармоники;

P₀= I_кoE_k – подводимая мощность;

P₁ – полезная мощность;

P_к – мощность, рассеиваемая на коллекторе.

Достоинства и недостатки трёх режимов.

Режим	Недонапряжённый	Критический	Перенапряжённый
Umk	Umk< Umk крит.	Umk крит.	Umk> Umk крит.
Ikm	Max	max	<<max
Po	max	max	<<max
P1	<<max	=max	<<min
Pk	=max	max	=min
	=min	max	=max

такой способ анализа называется графоаналитическим.

Усовершенствование предыдущего анализа заключается в отказе от криволинейности.

Идеализация статических характеристик

П роходные и выходные идеализированные характеристики выглядят так:

E_б’ – напряжение отсечки, - крутизна линии критического режима

АО-активная область,

ОН-область насыщения.

Уравнения статических идеализированных характеристик.

в АО: , где E’_б – напряжение отсечки.

в ОН: .

Для критического режима справедливо следующее:

, критический режим наступает тогда, когда е_к снижается до величины, близкой к е_б.

Таким образом:

Если е_б>Ке_к –то недонапряжённый режим.

Если е_б<Ке_к –то перенапряжённый режим.

Теперь посмотрим, как ведёт себя активный элемент в динамическом режиме.

в АО:

в перенапряжённом режиме (ОН):

О чевидно, что в те моменты времени, когда , он представляет собой гармоническую функцию (см. рис.1.25 а ). В перенапряжённом режиме импульс коллекторного тока описывается по косинусоидальному закону, но с провалом макушки. Рассмотрим первый случай. Какие же гармоники содержатся в косинусоидальном импульсе.

Угол отсечки коллекторного тока

Рассмотрим недонапряженный режим:

Д ля вывода выражения для угла отсечки ( ) воспользуемся формулой:

,

При имеем , следовательно,

Для того, чтобы это было справедливо, необходимо, чтобы:

,

тогда: посмотрим, как это будет выглядеть на статической характеристики (см. рис 1.27).

При Е_б=Е’_б имеем =90^о.

Построение ДХ в семействе идеализированных статических характеристиках.

1. Если U_mк=0; Е_к=const, то это будет прямая, перпендикулярная Е_к.

2. Если U_mк= U_{mк кр}, е_{б max} будет при е_{к min}, следовательно получаем точку А и проводим прямую.

3. Перенапряжённый режим:

если U_mк> U_{mк кр.}, то транзистор управляется по базе до U_mк= U_{mк кр.}. При U_mк> U_{mк кр} транзистор управляется только по коллектору.

Построение ДХ показано на рисунке 1.28.

Лекция №5

Идеализация формы импульса (коллекторного тока).

АО: , но , тогда: .

П опробуем упростить ещё

,

тогда:

Проведём анализ, используя формулу Фурье

I_ко - 1 - ая гармоника коллекторного тока:

I_kn - ток n - ой гармоники

, где

- коэффициенты разложения , или коэффициенты Берга.

Приведём графики некоторых коэффициентов Берга (см. рис. 1.30):

соответствует =120^о

соответствует =60^о

соответствует =40^о

соответствует =30^о

Очень важно знать отношение

- коэффициент формы (см. рис. 1.31).

- коэффициент формы - определяет КПД.

, где - коэффициент использования. Из формулы видно, что чем меньше угол отсечки и больше коэффициент использования, тем больше коэффициент полезного действия.

Зависимость КПД от номера гармоники при = 0,9:

	40о	60о	80о	120о	N
	0,85	0,81	0,71	0,59	n=1
	0.72	0.57	0.3	0.1	n=2
	0.56	0.29	0	--	n=3

Слишком малые углы отсечки стараются не выбирать, т.к. уменьшается коэффициент усиления по мощности (уменьшение угла отсечки приводит к уменьшению площади усиления, а для её увеличения необходимо увеличивать потребляемую мощность, а, следовательно падает КПД).

RESUME: Был рассмотрен принцип действия каскада. Установили целесообразность работы в критическом режиме при угле отсечки лежащем а пределах 60^о-90^о.

Найдём условия, при которых каскад будет генерировать нужную мощность, оставаясь в критическом режиме при небольшом угле отсечки ( ).

В ывод формулы для . Дано: мощность Р₁. Выбираем транзистор, Е_к, , т.е. найдём, каким должно быть для критического режима.

Рисунок 1.32 - частный случай ДХ при =90^о

;

;

=

= .

, тогда:

отсюда находим :

При положительном коэффициенте >0.5

При отрицательном коэффициенте <0.5

Какой же результат нужно выбирать?

S₁= S₂ (см. рис. 1.33), но S₂ не имеет практического применения, т.к. мал КПД (огромная мощность выделяется в виде тепла на коллекторе). Тогда:

Порядок расчёта каскада на заданную мощность в критическом режиме.

Дано: Мощность Р₁, Выбираем: АЭ, Е_к, S_кр, Р_{к допустимую}

Задаёмся , , , .

1. , 7) .

2. , 8) .

3. , 9) .

4. , 10) .

5. , 11) .

6. .

Где Р_к - мощность, рассеиваемая на транзисторе,

R_{э кр} - требуемое сопротивление нагрузочного контура.

Итак, энергетический расчёт каскада закончен, Посмотрим, как каскад работает в режиме умножения частоты:

Вносятся поправки: P₁ P_n , I_k1 I_kn , .

Тогда изменится формула 1, 5, 6, 9, 10, 11 соответствующим образом.

1. , 7) .

2. , 8) .

3. , 9) .

4. , 10) .

5. , 11) .

6. .

Энергетический расчёт цепи базы (входной цепи каскада)

1. , где r_э= , 6) .

2. , 7) .

3. , 8) .

4. , 9) -

5. , -баланс мощностей в базовой

цепи.