ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Расчет по постоянному току.

123 4

На Рис 3.2.1.1.1 приведены Вольт-Амперные Характеристики (ВАХ) транзистора.

Важное значение для понимания работы усилителя играет линия нагрузкит по постоянному и переменному току.

Линия нагрузки по постоянному току (а-б), представляющую собой геометрические места точек, координаты U_КЭ и I_К которых соответствуют возможным значениям точки режима покоя каскада, проводится по двум точкам , характеризующим режим холостого хода (точка а) (I_К = 0;
U_{КЭ П} = E_К) и короткого замыкания (точка б) (U_{КЭ П} = 0; I_КП = E_К /(R_К +R_Э)) выходной цепи каскада (рис. 3.2.1.1.1, а), в соответствии с уравнением:

с учетом того, что

Для графической иллюстрации переменных составляющих выходного напряжения каскада и коллекторного тока транзистора используют линию нагрузки каскада по переменному току.

При этом необходимо учесть, что по переменному току сопротивление в цепи эмиттера транзистора равно нулю, так как резистор R_Э шунтируется конденсатором С_Э, а к коллекторной цепи подключается нагрузка, поскольку сопротивление конденсатора С_р2 по переменному току мало. Если к тому же учесть, что сопротивление источника питания Е_к по переменному току также близко к нулю, то окажется, что сопротивление каскада по переменному току определяется сопротивлениями резисторов R_К и R_H, включенных параллельно, т. е. поэтому наклон линии нагрузки по переменному току будет больше, чем по постоянному.

При подаче на вход каскада (см. рис. 3.2.1.1.1) напряжения u_ВХ в базовой цепи транзистора создается переменная составляющая тока i_Б _~ , связанная с напряжением u_ВХ входной характеристикой транзистора (рис. 3.2.1.1.1, б). Так как ток коллектора через коэффициент β пропорционально зависит от тока базы, в коллекторной цепи транзистора создаются переменная составляющая тока i_K _~ (рис. 3.2.1.1.1,а) и переменное выходное напряжение u_ВЫХ , связанное с током i_K _~ линией нагрузки по переменному току. При этом линия нагрузки по переменному току характеризует изменение мгновенных значений тока коллектора i_K и напряжения на транзисторе u_КЭ или, как говорят, перемещение рабочей точки. Рабочая точка перемещается вниз от точки покоя П при положительной полуволне входного напряжения и вверх – при отрицательной полуволне. Очевидно, для исключения искажений выходного сигнала необходимо, чтобы рабочая точка при перемещении вверх по линии нагрузки не заходила в область нелинейных начальных участков выходных характеристик, а при перемещении вниз – в область начальных токов коллектора i_{KO (Э)}. Работа каскада без искажений выходного сигнала достигается за счет обеспечения соответствующей величины входного сигнала и правильного выбора режима (точки) покоя.

Рассмотрим факторы, которые необходимо учитывать при выборе точки покоя и расчете конкретного каскада. Исходными параметрами являются амплитудные значения переменных составляющих напряжения U_BЫХ _m и тока нагрузки I_{Н т}, мощность в нагрузке Р_Н и сопротивление нагрузки R_H. При существующих связях между указанными параметрами в принципе достаточно знать только два из них, например U_BЫХ _m и Р_Н , чтобы найти все остальные.

Для исключения возможных искажений усиливаемого сигнала параметры режима покоя должны удовлетворять следующим условиям (рис. 3.2.1.1.1, а):

где – напряжение на коллекторе, соответствующее области нелинейных начальных участков выходных характеристик транзистора; – начальный ток коллектора, соответствующий максимальной температуре.

Ток связан с выходным напряжением каскада соотношением

Чтобы увеличить коэффициенты усиления каскада, величину R_K выбирают в 3—5 раз больше R_H. По выбранному току I_KП находят ток базы покоя:

а по входным характеристикам транзистора (рис. 3.2.1.1.1,б) — напряжение U_{БЭ П}.

Ток покоя эмиттера связан с токами и соотношением

При выборе величины E_К (если она не задана) необходимо руководствоваться условием

где

При определении величины U_ЭП исходят из следующих соображений. Повышение напряжения U_ЭП сказывается на увеличении температурной стабильности режима покоя каскада, так как при этом сопротивление R_Э получается больше и тем самым увеличивается глубина отрицательной обратной связи по постоянному току в каскаде. Однако при этом необходимо повышать напряжение питания Е_К схемы. В соответствии с указанным величину U_ЭП выбирают равной (0,1...0,3). Е_К

С учетом выражения получаем

Сопротивление R_Э находят из соотношения

При расчете элементов входного делителя следует исходить из таких соображений. С точки зрения температурной стабильности режима покоя нужно, чтобы изменение тока покоя базы I_БП (вследствие температурной нестабильности напряжения U_БЭП) слабо отражалось на изменении напряжения U_БП.

Для этого требуется, чтобы ток делителя I_Д, протекающий через резисторы R₁ и R₂, превышал ток I_БП через резистор R₁ . Однако при условии сопротивления R₁ и R₂ получаются малыми и оказывают сильное шунтирующее действие на входную цепь транзистора. Поэтому при расчете элементов входного делителя вводят ограничения:

где r_ВХ — входное сопротивление транзистора, характеризующее сопротивление цепи база — эмиттер по переменному току Соотношение для расчета сопротивлений R₁ и R₂ получаем из схемы рис. 2.1:

Тип транзистора выбирают с учетом частотного диапазона работы каскада (по частоте f_α или f_β), а также параметров по току, напряжению и мощности. Максимально допустимый ток коллектора транзистора I_{К ДОП} должен быть больше наибольшего мгновенного значения тока коллектора в каскаде, т. е. I_{К МАХ} = I_{К П} + I_К _m < I_{К ДОП} .(Рис 2.5,а).

Транзистор по напряжению обычно выбирают с учетом соотношения U_KЭ. _ДОП > Е_К. Мощность Р_К = U_KПI_KП, рассеиваемая в коллекторном переходе транзистора, должна быть меньше максимально допустимой мощности Р_{К ДОП} транзистора. Кривая предельно допустимой мощности представляет собой гиперболу, для каждой точки которой U_KЭI_K = Р_{К ДОП} (рис. 3.2.1.1.1,а).

Тип транзистора выбирается из каталогов (например из сайта:

http://www.chipinfo.ru/dsheets )

Таким образом, расчет каскада по постоянному току решает задачу выбора элементов схемы для получения в нагрузке необходимых параметров выходного сигнала.

Важными параметрами усилителя являются его коэффициенты усиления по току К_I, напряжению Κ_U и мощности Κ_P , а также входное R_BX и выходное R_BbIX сопротивления. Они определяются в процессе расчета по переменному току.

123 4