Вопрос 45 расчет режимов работы транзисторного каскада по схеме с оэ

Рассмотрим простейшую схему усилителя на транзисторе, включенным по схеме с общим эмиттером (рис. 2.1). Схема содержит два источника питания. Один из них включен в цепь базы транзистора и задает входной базовый ток. Второй источник является источником питания коллекторной цепи.

Так как в цепи коллектора включен резистор R_К, то изменение тока коллектора будет определяться не только изменениями тока базы, но и изменениями напряжения U_кэ

Полученное выражение представляет собой уравнение отрезка прямой, или линии нагрузки. Линию нагрузки можно построить по двум точкам на семействе выходных характеристик транзистора (см. рис. 2.2).

Точка А: U_кэ = Е_к при I_к = 0,

Точка В:. I_к = Е_к / R_к при U_кэ = 0.

На линии нагрузки выбирается рабочая точка 0. Для определения положения рабочей точки необходимо найти координаты пересечения линии нагрузки с выходной характеристикой транзистора, соответствующей определенной величине тока базы.

Рабочая точка с координатами I_ок, U_ок выбирается исходя из режима, в котором должен работать транзистор, а также из заданных амплитуд выходного напряжения U_m и связанного с ним тока I_m. Так если усилительный каскад должен работать в режиме «А», то при малом входом сигнале (несколько милливольт) рабочую точку транзистора выбирает, исходя из соображения экономичности (т.е. в области малых токов), а также получения от каскада требуемого усиления.

При работе с большими сигналами рабочая точка выбирается ближе к середине линии нагрузки так, чтобы обеспечить получение требуемой амплитуды выходного напряжения при допустимых нелинейных искажениях и по возможности высоком КПД. Режим работы транзистора выбирается при этой таким образом, чтобы удовлетворялись неравенства U_ок>U_m, и I_ок> I_m. Кроме того, требуется, чтобы напряжения, токи и мощности, рассеиваемые на транзисторе, не превышали предельно допустимых значений:

U_о + U_m < U_{макс д};

I_о + I_m < I_{макс д};

U_оI_o < Р_{макс д}

При работе усилителя в режиме «АВ» рабочую точку выбирают в нижней части линии нагрузки. При этом I_m < I_{макс д}; U_m < U_{макс д}; где I_{макс д}⋅U_{макс д}, — предельно допустимые значения тока и напряжения транзистора (справочные данные).

Нагрузкой транзисторного каскада не обязательно будет являться только резистор в цепи коллектора. Иногда нагрузочный резистор может подключаться к коллектору транзистора через разделительный конденсатор (рис. 2.22). Причем нагрузкой в этом случае может быть не только резистор в явном виде, но и входное сопротивление следующего каскада.

При подключении нагрузки к усилителю через разделительный конденсатор, линия нагрузки пойдет круче, так как ее наклон будет определяться величиной сопротивления R_н’=R_н||R_к (см. рис. 2.2).

Выбрав рабочую точку на линии нагрузки — точка 0 на рис.2.2 определяем ток покоя I_oк, напряжение между коллектором и эмиттером — U_oк и величину сопротивления резистора Rк, т.к. наклон линии нагрузки определяется величиной этого сопротивления

tgα = I_к/R_к = –1/R_к

Начальное положение рабочей точки на линии нагрузки» как указывалось выше, определяется величиной базового тока I_бо во входной цепи.