2. Решение задания.

1. Расчёту подлежит схема однокаскадного усилителя с ОЭ, приведенная на рисунке 1.

Рисунок 1 Принципиальная схема исследуемого усилителя.

_{2. Параметры элементов усилителя указаны в таблице} 1. Источник – синусоидальный:

Таблица 1 – Параметры элементов данного усилителя.

№ варианта	Транзистор	ЕГm , мВ	f0 , кГц	RГ , Ом	RБ1 , кОм	RБ2 , кОм	RК , кОм	RЭ1 , Ом	RЭ2 , кОм	RН , кОм	СР1 , мкФ	СР2 , мкФ	СЭ , мкФ	Сн, нФ	ЕК , В	Диапазон частот ЛАЧХ
28	BC847C	10	1	100	15	10	0.1	5	0.02	0.5	22	100	200	10	3	0.1Гц	10МГц

Справочные параметры транзистора BC847C приведены в таблице 2.

Таблица 2. Справочные параметры транзистора BC847C.

Структура	Uкб макс, В	Uкэ макс, В	Uэб макс, В	Iк макс, мА	Pк макс, мВт	Fгр, МГц	Ск, пФ	t, °C
n-p-n	50	45	6	100	330	100	6	150

3 Входные и выходных вольтамперные характеристики транзистора BC847C построенные в программе MicroCAP 11 изображены на рисунках 2, 3.

Рисунок 2 Входные ВАХ транзистора BC847C

Рисунок 3 Выходные ВАХ транзистора BC847C

4. Принципиальная схема усилителя с обозначенными положительными направлениями токов и напряжений на схеме, с учётом их разделения на постоянные и переменные составляющие показана на рисунке 4.

5. Графоаналитический расчёт постоянных составляющих токов и напряжений всех элементов схемы.

При расчёте постоянных составляющих токов и напряжений следует учитывать то, что сопротивление конденсатора постоянному току равно бесконечности, следовательно, постоянные токи ветвей, содержащих конденсаторы С_p1, С_p2, С_э равны нулю. Согласно этому утверждению, схему, приведенную на рисунке 4 можно упростить до схемы, приведенной на рисунке 5.

Рисунок 4 Схема с обозначенными положительными направлениями токов и напряжений и полярностью включения электролитических конденсаторов.

Рисунок 5 Упрощенная схема усилителя для анализа по постоянному току.

Для анализа схемы по постоянному току следует упростить приведенную на рисунке 5 схему до схемы, приведенной на рисунке 6.

Рисунок 6 Схема с эквивалентными преобразованиями.

В упрощенной схеме:

Строим линию нагрузки на выходных характеристиках, уравнение которой можно найти по второму закону Кирхгофа для контура 2 (рисунок 6):

Поскольку I_ЭП = I_КП, то можно записать:

(1)

Выражение (1) есть уравнение нагрузочной прямой. Точки пересечения с осями I_к и U_кэ:

Точка 1: (0; )

Точка 2: (E_к; 0)

Точка 1: (0; 24мА)

Точка 2: (3В; 0)

Соединяя точки 1 и 2, получим линию нагрузки (рисунок 8).

Искомое решение лежит на линии нагрузки, поскольку она является геометрическим местом точек покоя. Случайным образом на нагрузочной прямой зададим точку и определим ее координаты: I_к, I_б. Чтобы найти координату U_бэ, необходимо составить уравнение по второму закону Кирхгофа для I контура (рисунок 6).

учитывая что I_э = I_к, получаем

(2)

Пусть в точке 3: I_б=20мкА, тогда I_к=9,6мА.

По формуле (2) находим:

В координатных осях входных характеристик откладывается точка 3 (0,84В;20мкА).

Аналогично находим точку 4: I_б=40мкА, тогда I_к=17мА.

В координатных осях входных характеристик откладывается точка 4 (0,535В;40мкА).

Точка 5, в которой пересекаются входная ВАХ и линия, соединяющая точки 3 и 4, - точка покоя заданного каскада. По координатам точки 5 на входных и выходных ВАХ находим:

U_бэп=0.72В, I_бп=29мкА.

U_кэп=1,27В, I_кп=13,7мА.

Рисунок 7 Определение места положения точки покоя на входных ВАХ

Рисунок 8 Определение места положения точки покоя на выходных ВАХ

Теперь определим постоянные составляющие токов и напряжений на остальных элементах схемы:

6. Теперь при помощи программы MicroCap 11 (рисунок 9) требуется рассчитать те же постоянные составляющие токов и напряжений на всех элементах цепи. Полученные данные сведены в таблицу 4.

Рисунок 9 Расчет усилителя при постоянном токе сделанный в MicroCap 11

_{Таблица 4 – Результаты расчёта постоянных составляющих токов и напряжений.}

	URб1, В	URб2, В	UК, В	URэ1, В	URэ2,В	URн,В	UС1, В	UС2,В	UСэ, В	UСн, В	UКЭ, В	UБЭ, В
Граф. расчет	1,95	1,05	1,37	0,07	0,26	0	1,05	1,6	0,26	0	1,27	0,72
MicroCAP	1,965	1,035	1,29	0,064	0,257	0	1,035	1,7	0,257	0	1,39	0,712
	IRб1, мкА	IRб2, мкА	IRк, мА	IRэ1, мА	IRэ2,мА	IRн, А	IС1, А	IС2,А	IСэ, А	IСн, А	IК, мА	IБ, мкА
Граф. расчет	134	105	13,7	13,029	13,029	0	0	0	0	0	13,7	29
MicroCAP	130,985	103,522	12,866	12,893	12,893	0	0	0	0	0	12,866	27,463