3.6. Определение рабочей области выходных характеристик и положения линии нагрузки каскада

Рабочая область выходных характеристик ограничивается тремя величинами:

1. Максимально допустимым током коллектора I_кmax (в рассматриваемом примере

I_кmax = 200mA);

2. Максимально допустимым напряжения между коллектором и эмиттером U_кэmax

(в рассматриваемом примере U_кэmax = 40 В);

3. Максимально допустимым значением рассеиваемой мощности на коллекторе P_кmax

(в рассматриваемом примере P_кmax = 0,31 Вт).

Если первые две величины являются ограниченияими по соответствующим осям, то ограничение по рассеиваемой мощности зависит от напряжения и тока и может быть определено по формуле . Эта зависимость, в виде гиперболы, приведена на рис.13. Рисунок был воспроизведен в программе Mathcad, и наклонные линии, идущие от конца выходных характеристик в начало координат, соответствуют непрерывности расчётного процесса, и не должны приниматься во внимание.

Положение прямой линии нагрузки выбирается таким образом, чтобы она проходила, с одной стороны, в районе максимального значения коллекторного тока каскада, работающего в усилительном режиме, а с другой стороны проходила несколько левей кривой ограничения по рассеиваемой мощности. Отрезок оси абсцисс, отсекаемый линией нагрузки, будет равен напряжению питания усилительного каскада (для рассматриваемого примера E = 5,0 В). Отрезок оси ординат, отсекаемый линией нагрузки, соответствует току короткого замыкания транзистора I_кк. (в рассматриваемом примере получено I_кк = 0,23 A);

Рис.13. К определению положения линии нагрузки каскада

3.7. Расчёт параметров элементов схемы усилительного каскада с общим эмиттером

Схема усилительного каскада с общим эмиттером представлена на рис.14. Частота усиливаемого сигнала составляет f = 400 Гц. Расчёт параметров элементов схемы выполнен ниже на примере 12-го варианта исходных данных, и для своего варианта расчет параметров производится по аналогии в следующем порядке:

1. Суммарное сопротивление коллекторной и эмиттерной цепей определяется по формуле . Сопротивление эмиттерной цепи обычно

R1 = (0,05 – 0,15)· R2. Тогда .

Выбираем R2 = 20 Ом; R1 = 2 Ома.

2. Сопротивления делителя для схемы с фиксированным напряжением смещения на базе рассчитываются по следующим формулам:

,

Где U_б0 и I_б0 берутся из п.3.6 настоящей работы.

.

Выбираем R5 = 649 Ом; R4 = 160 Ом.

3. Сопротивление нагрузки принимаем равным сопротивлению коллекторной цепи

R3 = R2 = 20 Ом.

4. Емкость эмиттерного конденсатора рассчитывается по формуле

Рис.14. Схема усилительного каскада с общим эмиттером

Принимаем С1 = 130 мкФ.

5. Емкость входного разделительного конденсатора

Сопротивление базы ,

Входное сопротивление каскада ,

где h₁₁ берется из п.3.5 настоящей работы

Тогда

Принимаем С3 = 130 мкФ.

6. Емкость выходного разделительного конденсатора

Выходное сопротивление каскада ,

где h₂₂ берется из п.3.5 настоящей работы

Тогда

Принимаем С2 = 130 мкФ.