1.Расчет сопротивления нагрузки rh.

Запишем передаточную функцию, связывающую входное и выходное напряжение. Будем полагать, что усилитель работает в линейном режиме, т. е. U_вых=КU_вх.

Выясним смысл коэффициента К. Определим его по формуле:

К= U_вых / U_вх (31)

Из выражения (31) следует, что К есть коэффициент усиления по напряжению.

Определим значение U_ВЫХ сигнала.

U_вых=ΔJ_K* R_H, (32)

где ΔJ_K - приращение тока коллектора.

Запишем выражение для входного напряжения

U_вх=ΔJ_Б*h₁₁ (33)

где h₁₁- входное сопротивления транзистора,

ΔJ_Б - приращение тока базы, связанное с входным сигналом.

Подставим значение выходного и входного напряжений в формулу (31), получим

K_U= ΔJ_K* R_H/ ΔJ_Б*h₁₁ (34)

где ΔJ_K/ ΔJ_Б=h₂₁ (35)

То есть

K_U= h₂₁ R_H/ h₁₁ (36)

Полагая известным h₂₁ и h₁₁ можно по заданному К_U определить R_H:

R_H = h₁₁* K_U / h₂₁ (37)

2. Построение нагрузочной линии.

Для построения нагрузочной линии нам нужно иметь семейство выходных характеристик. Семейство выходных характеристик представляет собой набор кривых описываемых функцией: J_K=f(U_K) при J_б=const

То есть каждая кривая соответствует конкретному значению тока базы J_б=0.

Выделим на семействе выходных характеристик область насыщения и область отсечки.

Область насыщения включает в себя те же участки выходных характеристик, которые характеризуются максимальной нелинейностью. Область насыщения отсекается линией, параллельной оси тока коллектора.

Область отсечки ограничена с одной стороны кривой, соответствующей току базы, равному нулю, с другой стороны осью напряжений коллектора.

Так как усилитель должен работать в линейном режиме, то очевидно значения токов и напряжений в цепи коллектора не должны заходить в область насыщения и область отсечки.

Построим линию, соответствующую максимальному току коллектора. Построим линию, соответствующую максимальному напряжению на коллекторе.

Построим линию, соответствующую максимальному значению рассеиваемой мощности на коллекторе P_K=J_KU_K. Всё это проводится на семействе выходных характеристик (Рис 4.).

Рис 4.- Семейство выходных характеристик

Область, ограниченная границей области насыщения, максимальным значением тока коллектора, максимальным значением рассеиваемой мощности на коллекторе, максимальным значением напряжения не коллекторе и выходной характеристикой, соответствующей току базы J_б=0 есть рабочая область, в рамках которой проводится расчет.

Рис. 5- Выходная цепь усилителя

Рассмотрим выходную цепь усилителя (рис. 5). Для неё можно записать:

₍₃₈₎

Данное уравнение есть, уравнение первого порядка и описывается прямой линией, для построения которой необходимо знать координаты двух точек:

1 точка: пусть I_k=0, тогда U_k=U_И.П.

2 точка: пусть U_k=0, тогда I_k=U_ип /R_н. В данном случае I_k есть максимальный ток коллектора, ограниченный сопротивлением нагрузки.

Построим точки на семействе характеристик. Линия проведенная через эти две точки и есть нагрузочная характеристика (линия нагрузки) (Рис.6).

Смысл линии нагрузки: Для любых значений I_k и U_k определяемых значением входного сигнала эти значения тока коллектора и напряжение на коллекторе описываются точкой, лежащей на нагрузочной линии.

Выделим на нагрузочной линии две точки: точку А, точку пересечения нагрузочной линии с границей области насыщения, и точку В, точку пересечения нагрузочной линии с границей области отсечки. Участок АВ – рабочий участок нагрузочной характеристики.

Определим для точки А I_KA и U_KA. Для точки В также определим I_KВ и U_KВ.

Рис 6.-Построение линии нагрузки

Определим возможный интервал изменения напряжения на коллекторе и тока в коллекторной цепи:

(39)

(40)