Построение ВДХ для каскада с емкостной связью.

 При построении нагрузочной прямой различают ВДХ по постоянному току, в которой используется нагрузочное сопротивление по постоянному току R _н=, и ВДХ по переменному току, в которой используется R _н~. В начале построим нагрузочную прямую по постоянному току, уравнением которой является

U _вых =Е- i _вых R _н=.                                        (4.1)

Уравнением нагрузочной прямой по постоянному току является линейное уравнение (4.1). Следовательно, для построения этой ха­рактеристики перерисуем из справочника выходную статическую характеристику для выбранного транзистора. Для построения нагрузочной прямой достаточно определить две точки:

1. на горизонтальной оси

2. на вертикальной оси   

Через эти точки проводим выходную динамическую характеристику по пос­тоянному току. Наклон нагрузочной прямой зависит от сопротивле­ния нагрузки , рис.4.1.

Рисунок 4.1 - Нагрузочная прямая по постоянному току

 

С помощью нагрузочной прямой по постоянному току определяют рабочую точку в выходной цепи. Рабочая точка определяется как точка пересечения найденной нагрузочной прямой со статической ха­рактеристикой, соответствующей заданному смещению на управляющем электроде. Опустив перпендикуляры из рабочей точки на вертикальную и гори­зонтальную оси, находят постоянные составляющие тока  и напря­жения  выходной цепи.

Рассмотрим нагрузочную прямую или выходную динамическую ха­рактеристику по переменному току, уравнением которой является

U_вых=Е-i_выхR_н~,

где  .

 

Рисунок 4.2 - Нагрузочная прямая по переменному току для резисторного усилителя

 

При подаче на вход усиливаемого сигнала, имеем:

                          (4.2)

Из выражения (4.2) видно, что нагрузочная прямая по пере­менному току проходит также через рабочую точку и пересекается в ней с нагрузочной прямой по постоянному току, поэтому эту точку используют для построения нагрузочной прямой по переменному току.

Нагрузочную прямую по переменному току можно построить по двум точкам пересечения с горизонтальной и верти­кальной осями (рис.4.2).

В этом случае из уравнения (4.2) получим

4.2. Построение ВДХ для трансформаторного каскада

Построим нагрузочные прямые для трансформаторного каскада. Сопротивление постоянной составляющей то­ка выходной цепи этого каскада, равное R _н= = r ₁, близко к нулю, так как сопротивление потери первичной обмотки незначительно. Поэ­тому нагрузочную прямую по постоянному току для трансформаторного каскада строят перпендикулярно горизонтальной оси из точки Е. Определим рабочую точку как точку пересечения ВДХ₌ с соответствующей статистической характеристикой. При известном значении , находим на горизонтальной оси точку U _вых =  и проводим нагрузочную пря­мую по переменному току по двум найденным точкам, рис.4.3а. Выходные динамические характеристики используются для графи­ческого расчета усилителей мощности. Зная амплитуду усиливаемого сигнала на управляющем электроде, по нагрузочной прямой опреде­ляем амплитудные значения тока выходной цепи  и выходного нап­ряжения , полезную выходную мощность , пот­ребляемую мощность , коэффициент полезного действия η = P ~/ P ₀ и коэффициент гармоник

 

,

где а, б и в - отрезки нагрузочной прямой, определяемые по рис. 4.3,б.

Таким образом, используя выходные динамические характе­ристики усилителя, можно рассчитать все основные его показатели.

 

Рисунок 4.3 - Нагрузочная прямая по переменному току для трансформаторного усилителя: а – построение; б – расчет.

 

Вопрос 5. Анализ однотактного выходного каскада и трансформаторного усилителя мощности в режиме А.