Снятие вах транзисторов
После были сняты входные и выходные ВАХ транзисторов BD139 и BD140. Поскольку транзисторы, включенные по схеме Дарлингтона работают как один составной транзистор, то характеристики снимались для сборки из двух транзисторов.
Были сняты выходные характеристики транзистора BD139, показанные на рисунке 1.2.
Также, для определения некоторых параметров транзистора понадобится нагрузочная прямая, которая строится для одного полупериода сигнала на семействе выходных характеристик.
Нагрузочная
прямая по постоянному току проводится
через точки (E;0) и (
;
),
где
= 12 В (напряжение в состоянии покоя), а
= 0,05 *
(ток покоя).
По
переменному току нагрузочная прямая
проводится через точки: (
;
)
и (
;
+
).
Питание
необходимо выбирать исходя из требуемой
амплитуды выходного сигнала, т. к.
= 8 В и используются двухтактная схема,
возьмем источник питания E
= 24 В.
Построим нагрузочные прямые и выберем рабочую точку, соответствующую классу усиления AB:
Рисунок 1.2 – Выходные ВАХ транзистора BD139
Точки с выходной ВАХ были перенесены на проходную.
Проходная характеристика сборки из двух BD139 представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – Проходная ВАХ транзистора BD139
После чего была снята входная ВАХ (рисунок 1.4) и на нее были перенесены точки с выходной ВАХ.
Рисунок 1.4 – Входная ВАХ транзистора BD139
Определим входное сопротивление по линейному участку ВАХ:
Рассчитаем
крутизну транзистора
и коэффициент усиления по току
в рабочей точке:
Затем, рассчитаем выходное сопротивление эмиттерного повторителя:
Теперь, имея коэффициент усиления по току, можно рассчитать входное сопротивление транзистора по переменному току с учетом обратной связи, создаваемой сопротивлением нагрузки:
Подытожив, можно сказать, что выбранной рабочей точке соответствуют следующие параметры:
=
0,5 мкА,
= 10 мА,
=
В,
=
мА/В,
=
,
= 185 кОм.
Сборка из двух комплементарных транзисторов BD140 имеет аналогичные статические характеристики, поэтому она в рассмотрении не нуждается.
Расчет элементов смещения и разделительных емкостей оконечного каскада
Рассчитаем
резисторы
,
которые установят ранее выбранную
рабочую точку, и округлим их до ближайшего
номинала:
Т.к ток от источника питания протекает через два перехода база-эмиттер, и, соответственно, два базовых резистора, каждый из резисторов должен иметь значение R/2, поэтому в формулу был добавлен множитель 1/2.
В таком случае входное сопротивление комплементарных транзисторов по переменному току рассчитывается по формуле:
Выразив
получим:
Рассчитаем разделительные емкости для входной и выходной цепи:
Рассчитаем требуемый ток, который должен поступать на вход данного каскада:
Расчет усилителей напряжения
Усилитель напряжения представляет собой два каскада с общим эмиттером, работающих в режиме А. Начнем расчет с последнего из этих каскадов, изображенного на рисунке хх.
Первый усилитель напряжения
Рисунок хх – Усилитель напряжения
Ток
покоя
примем равным 2,8 мА.
Примем, что на Rk падает половина напряжения питания.
Отсюда Rk = 12/(2,8*10^-3) = 4,3 кОм.
Далее была рассчитана амплитуда переменного коллекторного тока:
Далее был рассчитан эмиттерный резистор, установленный с целью обеспечения термостабилизации каскада. Обычно принимают факт, что для обеспечения достаточной термостабилизации на Rэ должно падать около 2В.
Rэ
=
Ом.
На основании этих данных выбираем транзистор BC547, как в предоконечном каскаде.
На семействе выходных характеристик этого транзистора строим статическую нагрузочную прямую. Результат показан на рисунке ХХ.
Рисунок хх – Усилитель напряжения
Нагрузочная
прямая по постоянному току в данном
случае строится через две точки с
координатами (E:0) и (0:
),
а по переменному току через координаты
(
:
)
и (
-
:
).
Проходная характеристика транзистора и выбранная рабочая точка изображена на рисунке хх.
Рисунок хх – Проходная характеристика
Входная характеристика транзистора и выбранная рабочая точка изображена на рисунке хх.
Рисунок хх – Усилитель напряжения
Найдем входное сопротивление транзистора, крутизну и коэффициент усиления по току в рабочей точке:
После был рассчитан делитель в цепи базы.
Ток через делитель берется как 10 токов базы, тогда:
Резисторы должны относится как:
Отсюда:
;
.
Рассчитаем входное сопротивление с учетом обратной связи, создаваемой эмиттерным резистором:
Тогда сопротивление всего каскада:
Выходное сопротивление каскада рассчитывается по формуле:
Коэффициент усиления по переменному и постоянному току можно рассчитать по формуле:
Следовательно, на входе данного каскада должно падать напряжение:
Или должен протекать ток величиной:
Рассчитаем разделительные емкости для входной и выходной цепи:
