1. Расчет начинается с определения 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:

К = U_вых / U_вх.

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

Определим значение U_вых сигнала:

U_вых=ΔJ_K*R_H,

где ΔJ_K - приращение тока коллектора.

Запишем выражение для входного напряжения:

U_вх=ΔJ_Б*h₁₁,

где h₁₁ - входное сопротивление транзистора, ΔJ_Б - приращение тока базы, связанное с входным сигналом.

Подставим значения выходного и входного напряжений в формулу К = U_вых/U_вх, получим:

K_U = ΔJ_K*R_H / ΔJ_Б*h₁₁,

где ΔJ_K / ΔJ_Б = h₂₁.

Окончательно запишем: K_U = h₂₁R_H / h₁₁.

Полагая известными h₂₁ и h₁₁, можно по заданному К_U определить R_H:

R_H = h₁₁*K_U / h₂₁.

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.

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

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

Т.к. 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. 6).

Рис. 6

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.

Рассмотрим выходную цепь усилителя.

Для неё можно записать:

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

1 точка: пусть I_k=0, тогдаU_k=U_И.П.

2 точка: пусть U_k=0, тогдаI_k=U_ип/R_н.

В данном случае I_kесть максимальный ток коллектора, ограниченный сопротивлением нагрузки.

Построим точки на семействе характеристик. Линия, проведенная через эти две точки, и есть нагрузочная характеристика (линия нагрузки) (Рис. 7).

Рис. 7

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.

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