Построение нагрузочной прямой для режима переменного тока

6. Построение нагрузочной прямой для режима переменного тока

В режиме переменного тока на вход усилительного каскада подается входной синусоидальный сигнал заданной амплитуды (U_ВХ≠0) и частоты f.

Этому режиму работы соответствует другая нагрузочная прямая, при построении которой принимается во внимание шунтирование резистора температурной стабилизации Rэ=0,33кОм малым емкостным сопротивлением конденсатора Сэ на частоте входного сигнала. Для простоты будем считать, что на заданной частоте f=400Гц емкостное сопротивление конденсатора X_C =0 и он полностью закорачивает резистор Rэ. Тогда эмиттер транзистора на частоте входного сигнала оказывается замкнутым на землю и баланс напряжений коллекторной цепи изменится по сравнению с выражением (3).

Поскольку эти изменения проявляются только на переменной составляющей сигнала, перепишем уравнение (1) с учетом наличия этой составляющей:

Отсюда

(5)

Сгруппируем слагаемые

(6)

И введём новые обозначения:

Ек’=Ек – Iк0·Rэ Iк= Iк0 + iк≈

Окончательно получим:

(7)

Уравнению (7) соответствует диаграмма, приведенная на рисунке 4.

Рисунок 4 – К построению нагрузочной прямой для переменной составляющей  при наличии элементов Rэ и Сэ

Разрешив уравнение (7) относительно тока Iк, получим:

(8)

Мы видим, что выражение (8) по форме совпадает с выражением (4), которое лежало в основе построения нагрузочной прямой для постоянного тока в цепи коллектора.

Поэтому, рассуждая аналогично, найдем значение максимального тока коллектора I_K = Е΄_к /R_K (при U_кэ = 0) для переменной составляющей.

Е΄_{к =} Ек – Iк0·Rэ = 20 – 0,01·330 => Е΄_к =16,7 (В)

Iк= (Ек – Iк0·Rэ)/Rк

Iк= 16,7/680 ≈ 0,02456 =24,56·10ˉ³ А =>Iк =24,56 (мА)

Продолжаем построения на миллиметровой бумаге (рис. 3).Отложив на оси I_Kполученное новое значение максимального тока коллектора (точка С), через эту точку и выбранную ранее начальную рабочую точку (точку покоя Р), проводится нагрузочная прямая для режима переменного тока коллектора. Все дальнейшие рассуждения и построения, характеризующие работу усилительного каскада, выполняем с использованием этой нагрузочной прямой.

7. Построение динамической переходной характеристики для режима переменного тока

Динамическая переходная характеристика для режима переменного тока строится по точкам пересечения только что построенной нагрузочной прямой для переменного тока с выходными статическими характеристиками. Аналогично построению динамической переходной характеристики для режима постоянного тока в левом верхнем углу рисунка 3 находим точки пересечения линий, идущих от выходных характеристик и линий, проходящих через соответствующие им токи базы. На большей части линейного участка обе переходные характеристики совпадают или достаточно близки по расположению, однако, асимптоты (линии, к которым приближаются характеристики в верхней части), различаются.

8. Работа каскада в режиме усиления А

При отсутствии входного сигнала (Uвх=0) состояние транзистора определяется напряжением смещения │Uбэ│ = │UБЭ0│=│U_R2 – U_RЭ│ =150 мВ = const, обеспечивающем работу каскада в классе А. Для работы каскада в режиме А на базу подаётся такое напряжение смещения, чтобы рабочая точка Р, определяющая исходное состояние схемы при отсутствии входного сигнала, располагалась примерно на середине наиболее прямолинейного участка входной характеристики. В этом режиме напряжение смещения Uбэ по абсолютной величине всегда больше амплитуды входного сигнала Uвхm (150 мВ>80 мВ), а ток покоя Iк0 всегда больше амплитуды переменной составляющей выходного тока (Iк0>Iкm). В режиме А при подаче на вход каскада синусоидального напряжения в выходной цепи будет протекать ток, изменяющийся тоже по синусоиде. Это обуславливает минимальные нелинейные искажения сигнала. Но, режим А самый неэкономичный, так как полезной является лишь мощность, выделяемая в выходной цепи за счёт переменной составляющей выходного тока, а потребляемая мощность определяется значительно большей величиной постоянной составляющей. Поэтому КПД усилительного каскада в режиме А – 20–30%. Обычно в этом режиме работают каскады предварительного усиления или маломощные выходные каскады.

Похожие работы

Расчёт импульсного усилителя

Скачать

11748

2

6

... рабочей прямой. Рабочая прямая проходит через точки Uкэ=Eк и Iк=Eк÷Rн и пересекает графики выходных характеристик (токи базы). Для достижения наибольшей амплитуды при расчёте импульсного усилителя рабочая точка была выбрана ближе к наименьшему напряжению т.к у оконечного каскада импульс будет отрицательный. По графику выходных характеристик (рис.1) были найдены значения IКпост=4,5 мА, ...