Графический анализ работы схемы

Для проведения графического анализа работы схемы необходимо знать: статические выходные характеристики, нагрузочную прямую, график входного напряжения.

Рис.10

+

-

1-ый график – нагрузочная прямая MN и статические выходные характеристики. A -рабочая точка.

2-ой график – Пример изменения входного напряжения во времени.

3-ий график – построен с учетом транзистора в схеме №1 и графика 2, показывает, как изменяется ток коллектора во времени с учетом графика 2.

Из графика 3 следует, что при подаче на вход переменного напряжения в цепи коллектора проходит пульсирующий ток, который можно представить как сумму двух составляющих: I_к =I_кА + i_к, где I_кА – постоянная составляющая тока коллектора; i_к – переменная составляющая тока коллектора.

I_кА зависит от U_бэА; i_к зависит от U_вх .

Если амплитуда входного напряжения превышает U_{вх m max} , то происходит ограничение I_к, U_вых (см. гр.3.1)

График 4 получен из графика 3 через нагрузочную прямую, они соответствуют друг другу – это график U_кэ = U_вых. Из сравнения графиков 2,3,4 следует что U_вых в схеме с общим эмиттером всегда противоположно по фазе U_вх

Это следует из того, что когда на входе «+», на выходе “-“ и наоборот.

Расчет элементов и параметров цепи на основе графического анализа работы.

1. Коэффициент усиления по напряжению.

Чтобы провести расчет коэффициента усиления будем использовать входную характеристику транзистора.

Рис.11

Точка А’ соответствует точке А на графике 1.

Выбираем пределы изменения U_бэ или I_б за счет входного напряжения(Из дано).

П о точке А определяем:

I

гр. 1

гр. 1

_бА = 45 мкА

U_кэА = 6 В

I_кА = 5 мА

Если не заданы точки M’, N’, то выбираем их так, чтобы А была посередине(в соответствии с дано).

П о точке M’ определяем:

I_{б max} = 80 мкА

U

гр. 1

_{кэ min} = 2 В

По точке N’ определяем:

I_{б min} = 20 мкА

U_{кэ max} = 9,5 В

По токам I_{б min} , I_{б max} , I_бА на графике 5 определяем:

U

гр. 5

_{бэ min} = 0,4 В

U_бэА = 0,52 В

U_{бэ max} = 0,65 В

K_U = (U_{кэ max} – U_{кэ min}) / (U_{бэ max} – U_{бэ min}) - формула для расчета коэффициента усиления.

2. Входное сопротивление схемы:

R_вх = (U_{бэ max} – U_{бэ min}) / (I_{б max} – I_{б min}) = 0,25/60мкА=0,25/60*10^-6А= =0,25*10⁵ /6=4166 Ом

3. Мощность рассеиваемая на коллекторе:

Р_к = U_кэА·I_кА =6*5мА = 30*10^-3 Вт=30 мВТ, значит Р_{к доп}=> Р_к-это условие выбора транзистора, где Р_{к доп} выбирается из справочника по маркировке транзистора.

4. Выходное сопротивление схемы (R_вых):

R_вых = R_к, смотри пункт 5.

5. Из выходной динамической характеристики R_к = (Е_к – U_кэА) / I_кА= =(12 – 6)/5*10^-3=1200 Ом, где Е выбираем по точке N на графике 1.

6. Rб находим из второго закона Кирхгофа для цепи базы:

E_к = I_бА·R_б + U_бэА –второй закон Кирхгофа.

R_б = (Е_к – U_бэА) / I_бА [В/А] перевод единиц ОБЯЗАТЕЛЕН!!!

Схема усилителя на БТ с фиксированным напряжением базы – Схема № 2

Рис.12

I_д

R_к выполняет ту же роль, что и в схеме №1.

Напряжение смещения на базу подается с делителя напряжения R₁, R₂ .

Расчет элементов и параметров схемы №2 осуществляется так же как в первой схеме для: K_U, R_вх, P_к, R_вых, R_к

1. Расчет R₁: из второго закона Кирхгофа для цепи базы E_к = (I_д + I_бА) · R₁ + U_бэА получаем

R₁ = (E_к – U_бэА) / (I_д + I_бА) , где ток делителя I_д = (0,1 ÷ 0,25)·I_кА проходит в R₁, R₂.

В нашем примере R₁ = (12- 0,52)/(o,5мА + 45мкА)=11,48/(5*10^-4 + 4,5*10^-5) = =11,48/54,5*10^-5= 21064 Ом.

(I_д + I_бА) складывать с одним наименованием (переводить в Амперы)