Статический режим или режим покоя.

В статическом режиме входное напряжение отсутствует и токи протекают только под действием источника питания E _к. Сопротивление конденсаторов постоянному току равно бесконечности и поэтому схема каскада в этом режиме имеет следующий вид (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 Наравление токов и напряжений в схеме

 

Уравнение статической линии нагрузки:

.

 

Учитывая, что ,  

.

 

Откуда ток коллектора:

.

 

При использовании значений тока в миллиамперах сопротивления получаются в килоомах.

На выходных характеристиках транзистора ГТ108А строим статическую линию нагрузки (рис. 2.3) по двум точкам: точка покоя А с координатами I _к0=10мА и U _эк0= 4 В и точка отсечки I _к = 0, U _ЭК = E_К = 9 B.

Рисунок 2.3 Выходныехараткеристики транзистора

 

Подставляя в уравнение линии нагрузки значения E _к, I _к0 и U _эк0, получаем

 кОм.

 

Так как по условию , то

 кОм  Ом;

 Ом.

 

Для контура R э – эмиттер – база – R 2 запишем уравнение по второму закону Кирхгофа:

;

.

 

Точка покоя А лежит на выходной характеристике I _б = 200 мкА=0,2 мА. По входной характеристике U _эк = 5 В для этого тока базы получаем U _эб0 = 0,35 В.

Рисунок 2.4. Входные характеристики

 

Учитывая, что I _к0 ≈ I _э0 и I ₁=5 I _б0=5·0,2=1 мА, получаем

R₂= (10·0,05+0,35)/1= 0,85кОм.

 

Аналогично для контура R ₂ – R ₁ – E _к:

;

 кОм.

 

Динамический режим

По выходным характеристикам транзистора в точке покоя А определяем

 

По входной характеристике

 

В динамическом режиме источник питания E к закорочен, а токи протекают только за счет u ВХ = U ВХm sinω t. Емкость конденсаторов выбирается так, чтобы на минимальной рабочей частоте их сопротивление было значительно меньше активных сопротивлений схемы и конденсаторы можно считать закороченными. Тогда, заменив транзистор эквивалентной схемой с h -параметрами, получим схему замещения усилителя (рис. 2,5).

 

Рисунок 2.5 Схема замещения

 

В этой схеме

Входное сопротивление каскада

Выходное сопротивление каскада

R ВЫХ = R К = 450 Ом.

Коэффициент усиления напряжения находим с помощью уравнений для входной и выходной цепей:

(знак минус показывает, что u вых изменяется в противофазе с u вх).

Коэффициент усиления тока

Коэффициент усиления мощности

Уравнение динамической линии нагрузки записывается по второму закону Кирхгофа для выходного контура схемы замещения каскада

При iк = 0 каскад работает в статическом режиме и динамическая линия нагрузки должна приходить через точку покоя А. При изменении коллекторного тока Δ Iк = 5 мА напряжение U эк изменится на -1,55 В, т. е. вторая точка динамической линии нагрузки имеет координаты

Через точки с этими координатами проводим динамическую линию нагрузки. Она пересекает характеристику I б=0 в точке, которая соответствует U эк=6,9 В. Следовательно, максимальная амплитуда выходного напряжения

Максимальная выходная мощность

Ответ:

•сопротивления резисторов R кэ = 0, 45 кОм, R Э ≈ 50 Ом, R 2 = 0,85 кОм, R 1 = 6,8 кОм;

•входное сопротивление каскада R ВХ = 0,32 кОм;

•выходное сопротивление каскада R ВЫХ = 450 Ом;

•коэффициент усиления напряжения K U = −28, 2;

•коэффициент усиления тока K i = −9;

•коэффициент усиления мощности K p = 254;

•максимальная амплитуда выходного напряжения U ВЫХ m = 2,9 В;

•максимальная выходная мощность P ВЫХ m = 4, 2 мВт.