2. Аналитический расчет методом итераций

Аналитический расчет выполняется методом итераций. Точность выполнения расчета задана в условии задачи – =0,000001.

1 шаг: Принимаем начальное значение .

А;

.

Выполняем приведение постоянных коэффициентов

В.

2 шаг: А;

В.

Если < , то STOP; иначе – переходим к следующему шагу.

0,005 – 0,00449 = 0,00051 > – переходим к следующему шагу.

3 шаг: А;

В.

Если < , то STOP; иначе – переходим к следующему шагу.

0,00449-0,00445658 = 0,000033 > – переходим к следующему шагу.

4 шаг: А;

В.

Если < , то STOP; иначе – переходим к следующему шагу.

0,00445658-0,00445647 = 0,00000011 < – конец расчета.

Ответ: = 4,456 мA; = 0,54352658 B.

2.4. Варианты задач для домашнего самостоятельного решения Расчет простейших нелинейных цепей. Задание 1. Группа 1.

Рис.2.5. Схема расчетной цепи

Таблица 2.1

№	Е, В	R, Ом	T, K	m	I0, A	I, A	U, B
1	5	300	275	2	10-7
2	10	500	280	2,5	5·10-6
3	8	600	300	2,1	10-6
4	15	1000	285	2,8	10-5
5	25	15000	310	2,2	3·10-6
6	20	1500	290	3	7·10-6
7	40	30000	295	2,3	2·10-6
8	30	25000	305	2,9	4·10-6
9	18	1500	283	2,4	6·10-6
10	28	1200	282	2,6	8·10-6
11	35	20000	298	2	2,5·10-6
12	24	18000	302	2,7	1,8·10-6
13	37	1700	284	2,1	5,2·10-6
14	9	22000	296	2,5	7,4·10-6
15	32	3500	301	2,8	9·10-6
16	12	1600	276	2,2	1,2·10-6
17	6	400	281	2,6	3,8·10-6
18	22	1900	304	2,3	6,4·10-6
19	38	26000	278	2,9	8,1·10-6
20	14	700	286	2,4	1,7·10-6
21	36	1100	291	3	2,3·10-6
22	16	1400	287	2,7	4,2·10-6
23	26	24000	292	2	7,6·10-6
24	34	38000	288	2,5	8,5·10-6
25	6	800	308	3	3,1·10-6

Расчет простейших нелинейных цепей. Задание 1. Группа 2.

Рис.2.6 – Схема расчетной цепи

Таблица 2.2

№	Е, В	R, Ом	T, K	m	I0, A	I, A	U, B
1	28	900	275	1,5	2·10-6
2	14	12000	302	1,7	2,4·10-6
3	12	25000	281	2,2	1,3·10-6
4	38	1500	289	3	1,5·10-6
5	19	21000	300	2,8	1,7·10-6
6	36	700	280	1,2	4,5·10-6
7	8	21000	306	2,5	8·10-6
8	25	600	279	1,8	7,7·10-6
9	32	1700	292	1,1	8,2·10-6
10	17	28000	305	1,9	3,2·10-6
11	14	350	277	2,3	7,9·10-6
12	33	28500	302	2,9	1,2·10-6
13	12	1900	289	3	1,7·10-6
14	28	22000	310	2	4,2·10-6
15	5	1900	282	2,8	1,1·10-6
16	18	1000	286	2,3	1,3·10-6
17	14	400	290	1,8	4·10-6
18	30	30000	291	3	5·10-6
19	28	25000	276	2,6	8,1·10-6
20	35	1500	282	2,4	4,2·10-6
21	22	20000	296	2,1	5,2·10-6
22	37	26000	301	2,8	2·10-6
23	12	1400	288	1,2	3,1·10-6
24	15	1200	295	1,7	4,5·10-6
25	17	21200	307	2,3	5,4·10-6

3. РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

В устройствах промышленной электроники наиболее широкое распространение нашла схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ), обладающая наибольшим усилением по мощности. Расчет такого каскада усиления производится графоаналитическим методом на основе входных и выходных вольт-амперных характеристик (ВАХ) транзистора. Рассмотрим эти характеристики для схемы с ОЭ.

Выходные ВАХ. Выходные ВАХ представляют собой семейство характеристик при . При к коллекторному переходу транзистора приложено прямое напряжение. Коллекторный переход открыт и инжектирует дырки в базу навстречу току дырок из эмиттера. В результате ток . По мере повышения в области I прямое напряжение на коллекторном переходе падает, а ток коллектора увеличивается. На границе с областью II прямое напряжение снимается с коллекторного перехода и в области II действует обратное напряжение. Таким образом, можно выделить три характерных области.

Область I – область насыщения, которая характеризуется потерей транзистором свойств усилительного элемента.

Область II – ток почти не зависит от . В этой области транзистор обладает свойствами управляемого источника тока.

Область III – пробой коллекторного перехода.

Входные ВАХ. Входные ВАХ представляют собой семейство характеристик при . При оба перехода в транзисторе работают при прямом напряжении. ВАХ в этом случае представляет собой ВАХ двух p-n-переходов (или диодов), включенных параллельно. При , обеспечивающем обратное напряжение на коллекторном переходе, при определяется обратным током коллекторного перехода или тепловым током .

Расчет усилительного каскада на транзисторе по схеме с общим эмиттером можно разбить на два самостоятельных этапа:

Первый этап. Расчет усилительного каскада по постоянному току. Этот этап предусматривает выбор рабочей точки транзистора и расчет элементов схемы, обеспечивающих нахождение транзистора в этой точке (точка П). Расчет точки П включает в себя построение линии динамической нагрузки транзистора, выполняемое на вольт-амперных характеристиках, выбор точки П на построенной линии и расчет резисторов , , , , удерживающих транзистор в точке покоя при отсутствии сигнала на входе усилительного каскада.

Второй этап. Расчет усилительного каскада по переменному току. Этот этап предусматривает расчет усилительных и качественных характеристик каскада. В данном варианте рассчитывается входное и выходное сопротивления каскада усиления, коэффициент усиления каскада по напряжению, а также коэффициент усиления по току транзистора. Для выполнения поставленной задачи используется схема замещения усилительного каскада с полным расчетом элементов этой схемы.

Исходными данными для расчета усилительного каскада являются тип транзистора, входные и выходные ВАХ, ЭДС источника питания, принципиальная схема каскада и соотношение между сопротивлениями резисторов и токами _.

3.1. Расчет усилительного каскада по постоянному току

Рассмотрим принципиальную схему усилительного каскада с ОЭ (рис. 3.3). На рисунке изображена одна из типовых схем. Предполагается, что входной сигнал схема получает от источника ЭДС, условно показанного элементами , . Физически это может быть микрофон, магнитная головка, или любой электронный каскад (возможно, аналогичный рассматриваемому). Для расчета важны три характеристики входного сигнала: величина передаваемого схеме напряжения и тока, а также характер сигнала (симметричный или несимметричный). Нагрузкой усилителя является резистор . Это может быть любой потребитель сигнала (реле, динамик, следующий электронный каскад и т.д.).

Используемые на схеме обозначения: – ЭДС источника питания; – сопротивление коллекторной нагрузки; – сопротивление эмиттерной нагрузки; ,  – сопротивления делителя напряжения.

Для расчета каскада по постоянному току на выходных ВАХ проводится так называемая «линия динамической нагрузки» каскада, представляющая собой геометрическое место координат и , которое соответствует возможным значениям рабочей точки каскада. Аналитическую зависимость, по которой строится линия динамической нагрузки, можно получить следующим образом.

По второму закону Кирхгофа для цепи – – транзистор – :

.

(3.1)

Отсюда

.

(3.2)

П о первому закону Кирхгофа:

.

(3.3)

Подставляем выражение (3.3) в уравнение (3.2.):

.

(3.4)

Так как << , то можно принять . Тогда

.

(3.5)