Поиск по сайту

10.5. Расчет транзисторного каскада в режиме малого сигнала

Методические указания В этой части рассматривается принцип расчета усилителя с общим эмиттером (ОЭ) в области малого сигнала. Целью расчета является нахождение постоянных и переменных составляющих токов и напряжений.

Расчет постоянных составляющих позволяет найти параметры рабочей точки транзисторного каскада (статический режим). Расчет переменных составляющих -усилительные свойства каскада в этой точке. При расчете каскада транзистор заменяют его упрощенной эквивалентной схемой, причем для расчета постоянных и переменных составляющих используются разные схемы замещения. Эквивалентная схема для расчета каскада на постоянном токе приведена на puc.l0.32a, а на переменном - на рис.10.326. Эквивалентные схемы замещения транзистора при расчете транзисторного каскада: а) для расчета постоянных составляющих токов и напряжении: б) длярасчета переменных составляющих токов и напряжений

10-51.jpg

С помощью эквивалентной схемы, показанной на рис. 10.32а, легко найти постоянные составляющие тока базы 1вп, тока коллектора 1кп и напряжения на коллекторе Uкп Они определяются следующими выражениями:

10-52.jpg (10.21)

Iкп=B Iвп, (10.22) Uкп=Ек-Iкп-Rк. (10.23) Схема на рис. 10.326 позволяет определить амплитуды переменных составляющих тока базы IБ-М. тока коллектора Iк-м и напряжения на коллекторе. При известном значении амплитуды напряжения генератора Егм амплитуды токов и напряжений можно определить с помощью следующих выражений (значок -м означает амплитуду переменной величины): IБ-м=Егм/Rвх, (10.24) Iк-м=BIв-м. (10.25) Uк-м=Iк-м-Rэкв- (10.26)

Выходное напряжение усилителя является переменной составляющей напряжения на коллекторе, поэтому оно также определяется выражением (10.26). Полученные выражения позволяют определить коэффициент усиления по напряжению К как отношение амплитуды выходного напряжения ко входному:

10-53.jpg (10.27)

Мгновенные значения токов и напряжений являются суммой постоянных и переменных составляющих. Соответствующие осциллограммы представлены на рис. 10.33. Осциллограммы переменных составляющих тока базы IБ и тока коллектора Iк имеют одинаковую форму, т. к. соответствующие мгновенные значения пропорциональны:

10-54.jpg (10.28)

Максимальное значение тока коллектора не может быть больше тока насыщения:

10-55.jpg (10.29)

Этому току соответствует насыщающий ток базы:

10-56.jpg (10.30)

Мгновенное значение напряжения на коллекторе определяется выражением:

10-57.jpg (10.31)

Осциллограммы, показанные ни рис. 10.33, получены для режима Uкn = Ек/2. В этом случае можно получить максимальную величину неискаженного выходного напряжения, максимальное значение амплитуды которого равно половине напряжения источника питания Ек. На рис. 20.34 показаны осциллограммы для двух случаев: Uкп>Ек/2 и Uкп < Ек/2. В обоих случаях величина входного сигнала (напряжение генератора Ег) одинакова. Различие состоит в уровне постоянной составляющей напряжения на коллекторе, которое определяется уровнем базового смещения. При Uкп>Ек/2Iвп = IB-M- В результате постоянные составляющие токов базы и коллектора минимальны, а постоянная составляющая напряжения на коллекторе максимальна. При Uкп<Ек/2 Iвп = IБП - IB-M- В результате постоянные составляющие токов базы и коллектора максимальны, а постоянная составляющая напряжения на коллекторе минимальна. Переменная составляющая тока базы в обоих режимах одинакова, поэтому одинаковы и переменные составляющие тока коллектора. То же самое можно сказать и о переменных составляющих напряжения на коллекторе, следовательно, одинаковы и выходные напряжения для обоих режимов. Рассмотренные осциллограммы (рис. 10.33 и 10.34) соответствуют линейному режиму работы усилителя. При неудачном выборе амплитуды входного сигнала и величины базового смещения возникают искажения. Осциллограммы для этого случая показаны на рис. 10.35. Видно, что осциллограммы переменных составляющих тока коллектора и напряжения на коллекторе (т. е. выходного напряжения) имеют несинусоидальные формы. Для устранения искажений в данном случае, например, можно уменьшить амплитуду входного сигнала.

Осциллограммы работы усилителя в режиме малого сигнала при Uкn = Ек/2

10-58.jpg

Осциллограммы работы усилителя в режиме малого сигнала для двух случаев:

10-59.jpg

Для расчета усилителя с общим эмиттером в области малого сигнала Вам предлагается несколько типов заданий: • Задание 10.2 - режим по постоянному току задается с помощью делителя напряжения; • Задание 10.3 - режим по постоянному току задается с помощью одного резистора; • Задание 10.4 - режим по постоянному току уже задан, нужно рассчитать только переменные составляющие токов и напряжений в схеме. В задачах нужно найти либо неизвестные характеристики транзистора усилителя, например статический коэффициент передачи тока, входное сопротивление, либо значения входных и выходных сигналов усилителя (напряжение базового смещения, амплитуду входного переменного сигнала, амплитуды токов нагрузки, коллектора, выходного напряжения). В некоторых заданиях предлагается найти номинальные значения'элементов схемы, например величину сопротивления в цепи базы, коллектора или нагрузки. Перед каждым заданием даются краткие методические указания к решению задач и моделированию схем.

Осциллограммы работы усилителя в режиме искажений

10-510.jpg

Правильность теоретического расчета схемы усилителя можно проверить с помощью Electronics Workbench®. Для проверки расчета Вам предлагается уже собранная схема, в которой нужно исправить значения номиналов только рассчитанных элементов схемы (изначально они неправильны). С помощью приборов можно убедиться в правильности (или ошибочности) расчета.

10-511.jpg При проверке следует помнить, что для расчета использовались упрощенные эквивалентные схемы, в которых реальный транзистор заменен его моделью. В условиях задач также заданы идеализированные характеристики. Поэтому не следует ожидать 100% совпадения с правильным ответом, т. к. в представленных задачах транзистор реальный, хотя и несколько идеализирован для некоторых задач. В связи с вышесказанным, при моделировании некоторых задач могут возникать определенные проблемы. Для задач по расчету каскада в режиме малого сигнала основные проблемы связаны с тем, что у реального транзистора входная характеристика транзистора нелинейна. Это хорошо видно из графика входной ВАХ транзистора (рис. 10.36). Нелинейность входной характеристики приводит к искажению выходного сигнала и уменьшению коэффициента усиления. Рассмотрим этот эффект подробнее. В режиме усиления изменение входного сигнала происходит в окрестности рабочей точки (точка А на рисунке). Если взять достаточно большую окрестность рабочей точки

10-512.jpg

10-513.jpg

(на практике более 10 мВ), то из-за нелинейности входной характеристики изменение величины дифференциального входного сопротивления, а следовательно, и переменной составляющей тока базы, будет носить нелинейный характер. Особенно влияние этого эффекта заметно в случаях, когда постоянная составляющая тока базы равна амплитуде его переменной составляющей. Это выражается в искажении синусоидальной формы напряжения на коллекторе и уменьшении коэффициента усиления усилителя по напряжению при моделировании. Чтобы все-таки проверить правильность расчета, в таких задачах в файле с заданием предусмотрены две схемы: схема с реальным транзистором и схема, где транзистор заменен его упрощенной моделью. Таким образом, если не удается проверить результаты расчета на реальной схеме, воспользуйтесь упрощенной схемой (рис. 10.37).

10-514.jpg Пункт. Analysis Options меню Circuit позволяет, смоделировать поведение транзистора в идеальном случае без использования второй схемы (где транзистор заменен моделью). Для этого в открывшемся окне включите опцию Assume linear operation. Чтобы выйти из этого ре-жима, выключите эту опцию. Задачи для самостоятельного исследования Расчет транзисторного каскада в режиме малого сигнала Задание режима по постоянному току с помощью делителя напряжения. В задании рассматриваются схемы, представленные на рис. 10.38. Для определения постоянных составляющих токов и напряжений можно воспользоваться выражениями (10.21), (10.22), (10.23), переменных составляющих - выражениями (10.24), (10.25), (10.26). Напряжение базового смещения задается с помощью потенциометра Rcм. В данном случае потенциометр можно рассматривать как делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов R1 и R2. Согласно теореме об эквивалентном генераторе, такой делитель напряжения можно заменить эквивалентным источником э.д.с. Еэкв с внутренним сопротивлением rэкв. Значение напряжения эквивалентного источника определяется выражением:

10-515.jpg (10.32)

Схемы для моделирования: а) с реальным транзистором, б) транзистор заменен моделью

10-516.jpg

Во всех вариантах предлагаемых заданий Rcм>>RБ, поэтому можно принять внутреннее сопротивление эквивалентного источника напряжения rэкв = О, что упрощает дальнейший расчет. Величина Rэкв, используемая в формулах (10.26), (10.27), применительно к заданию 10.2 равна значению Rк.

Рекомендации по выполнению работы: 1. Откройте файл с именем, совпадающим с номером задачи. Подставьте в схему найденные значения номиналов компонентов. 1. 1Для редактирования характеристик транзистора откройте окно свойств транзистора. Это можно проделать, дважды щелкнув мышью по его изображению, или выбрав пункт Model в меню Circuit. В открывшемся окне будет подсвечено наименование транзистора, установленного в схеме. Для редактирования характеристик нажмите кнопку Edit. Коэффициент передачи тока базы устанавливается в строке Forward current gain coefficient (BF), пороговое напряжение UБЭО в строке В - Е junction potential (0e). Затем нажмите Accept для сохранения введенных значений параметров и Accept для возврата к схеме. Параметр Rвх для каждой задачи уже установлен, поэтому его редактировать не надо. 2. Подключите приборы. Включите схему. 3. С помощью осциллографа сравните напряжение источника питания Ек с напряжением на коллекторе транзистора. Если задача решена верно, вид осциллограмм напряжений должен быть сравним с видом осциллограмм на рис. 10.34 (случай Uкп > Ек/2 или случай Uкп< Ек/2), т. е. максимальное (минимальное) мгновенное значение напряжения на коллекторе не должно быть больше напряжения источника питания Ек (меньше нулевого уровня).

Задача 10.2.1. (с10_201)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее: входное сопротивление транзистора равно 20 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут. Ток коллектора появляется при R1/R2 = 23, для R1/R2 = 7 этот ток составляет 50mA. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты, положение движка потенциометра RSM и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны такими, что постоянная составляющая напряжения на коллекторе равна 6 В, а выходное напряжение имеет синусоидальную форму и максимально возможную величину.

Найти: Окончательные значения амплитуды напряжения генератора Eg и отношение R1/R2 (это отношение определяет положение движка потенциометра Rsm).

10-517.jpg

Задача 10.2.2. (с10_202)

Дано: Для схемы на рисунке известны следующие параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы равен 50, входное сопротивление транзистора RBX = 25 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут. Ток коллектора появляется при R1/R2=31. При перемещении движка вверх ток коллектора увеличивается и для R1/R2 = 11 этот ток равен 12mA. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Положение движка потенциометра RSM и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны такими, что постоянная составляющая напряжения на коллекторе равна 20 В, а выходное напряжение имеет синусоидальную форму и максимально возможную величину.

Найти: Значение амплитуды напряжения генератора Eg и отношение R1/R2.

10-518.jpg

Задача 10.2.3. (с10_203)

Дано: Для схемы на рисунке известны следующие параметры транзистора: входное сопротивление Rвх = 80 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут. При Rl=0 ток коллектора равен 100 mA. При движении движка потенциометра вниз ток не изменяется до положения R1/R2=1. При R1/R2=39, ток коллектора спадает к нулю и при дальнейшем перемещении движка вниз ток больше не изменяется. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Положение движка потенциометра RSM и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны такими, что максимальное мгновенное значение напряжения на коллекторе составляет 10 В, а выходное напряжение синусоидально и максимально возможно по величине. Найти: Значение амплитуды напряжения генератора Eg и отношение R1/R2.

10-519.jpg

Задача 10.2.4. (с10_204)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее. Параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы B = 100, входное сопротивление RBX = 60 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут. При R1=0 ток коллектора составляет 150 mA и до положения движка R1/R2=1 не изменяется. При перемещении движка потенциометра вниз ток коллектора уменьшается и спадает до нуля при R1/R2 = 39. При дальнейшем перемещении движка вниз этот ток больше не изменяется. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Положение движка потенциометра RSM и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны так, что минимальное мгновенное значение напряжения на коллекторе составляет 8 В, а выходное напряжение имеет синусоидальную форму и максимально возможную величину.

Найти: Значение амплитуды напряжения генератора Eg и отношение R1/R2.

10-520.jpg

10-521.jpg С помощью осциллографа можно измерить как постоянную, так и переменную составляющую напряжения на коллекторе.

10-522.jpg Какова разность фаз между током и напряжением на коллекторе? Проверьте с помощью Боде-плоттера.

Задача 10.2.5. (с10_205)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее: входное сопротивление транзистора RBX = 60 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут, движок потенциометра RSM находится в крайнем нижнем положении. До положения движка, в котором R1/R2 = 39, напряжение на коллекторе не изменяется, оно равно ЗОВ. При дальнейшем перемещении движка потенциометра вверх напряжение на коллекторе уменьшается, и для R1/R2=4.263 (81%) это напряжение составляет 13.5 В, а ток коллектора равен 55 mA. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и КЗ) замкнуты. Положение движка потенциометра RSM и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны такими, что постоянная составляющая тока коллектора равна 75 mA, а выходное напряжение имеет синусоидальную форму и максимально возможную величину.

Найти: Значение амплитуды напряжения генератора Eg и отношение R1/R2.

10-523.jpg

10-524.jpg Проверяйте характеристики транзистора. Они могут не совпадать с расчетными.

10-525.jpg Как изменится выходное напряжение, если уве личить коэффициент передачи базового тока на 20%? Проверьте.

Задача 10.2.6. (с10_206)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее: коэффициент передачи базового тока транзистора B = 40, входное сопротивление транзистора Rвx = 60 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут, движок потенциометра RSM находится в крайнем нижнем положении. Движок перемещают вверх. До положения, в котором R1/R2=27, напряжение на коллекторе не изменяется, оно равно 21В. При R1/R2=6 это напряжение составляет 18.6 В, а ток коллектора равен 12 mA. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Положение движка потенциометра RSM и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны такими, что постоянная составляющая тока коллектора равна 24 mA, а выходное напряжение имеет синусоидальную форму и максимально возможную величину. Найти: Значение амплитуды напряжения генератора Eg и отношение R1/R2.

10-526.jpg

10-527.jpg Как изменится коэффициент усиления схемы по напряжению при перемещении движка потенциометра вверх?

Задача 10.2.7. (с10_207.са4)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее: входное сопротивление транзистора RBX=1OO Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут, движок потенциометра RSM находится в крайнем верхнем положении. Затем движок перемещают вниз. Напряжение на коллекторе появляется при R1/R2=4.6. При дальнейшем перемещении движка потенциометра вниз напряжение на коллекторе увеличивается и достигает 36 В для R1/R2=47. При дальнейшем перемещении движка вниз это напряжение больше не изменяется. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Положение движка потенциометра и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны так, что максимальное мгновенное значение тока коллектора равно 90 mA, а выходное напряжение синусоидально и имеет максимально возможную величину.

Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg и отношение R1/R2.

10-528.jpg

10-529.jpg Как изменится форма тока коллектора при уменьшении сопротивления резистора Rк? Проверьте ответ с помощью осциллографа.

Задача 10.2.8. (с10_208.СА4)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее: входное сопротивление транзистора RBX=1OO Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут, движок потенциометра RSM находится в крайнем верхнем положении. Напряжение на коллекторе появляется при R1/R2=1. При перемещении движка потенциометра вниз напряжение на коллекторе увеличивается. Когда движок дойдет до положения, в котором R1/R2=19, напряжение на коллекторе достигает 15 В, и при дальнейшем перемещении движка вниз это напряжение больше не изменяется. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Положение движка потенциометра RCM и амплитуда напряжения генератора Eg выбраны так, что минимальное мгновенное значение тока коллектора составляет 45 mA, а выходное напряжение синусоидально и имеет максимально возможную величину.

Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg и отношение R1/R2.

10-530.jpg

10-531.jpg Какое различие между током генератора и током базы? Проверьте с помощью осциллографа.

Задача 10.2.9. (с10_209.са4)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее: входное сопротивление транзистора Bвх=100 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут, движок потенциометра RSM перемещают из нижнего положения в верхнее. Когда движок находится в среднем положении (R1=R2), напряжение на коллекторе равно 14.1 В, а ток коллектора 70.5 mA. В крайнем верхнем положении (R1=0) ток коллектора составляет 125 mA. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Движок потенциометра Rsm находится в промежуточном положении, для которого R1/R2=3, а выходное напряжение синусоидально и имеет максимально возможную величину. Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg в окончательном состоянии.

10-532.jpg

10-533.jpg Какие формы имеют напряжения в точках подключения щупов осциллографа? Какое различие между ними? Ответ проверьте при помощи осциллографа.

Задача 10.2.10. (с10_210.са4)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее: входное сопротивление транзистора Rвх=100 Ом. В исходном состоянии ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут, движок потенциометра RSM плавно перемещают из нижнего положения в верхнее. Когда движок находится в среднем положении (R1=R2), напряжение на коллекторе составляет 6 В, а ток коллектора равен 20 mA. В крайнем верхнем положении (R1=0) напряжение на коллекторе составляет 2.4 В. В окончательном состоянии оба ключа (К1 и К2) замкнуты. Движок потенциометра RSM находится в промежуточном положении, для которого R1/R2=0.41 (29%), а выходное напряжение синусоидально и имеет максимально возможную величину.

Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg в окончательном состоянии.

10-534.jpg

10-535.jpg Как изменится форма выходного напряжения, если последовательно к базе транзистора подключить резистор R=20 Ом? Проверьте.

Задачи 10.2.11...10.2.34 находятся на прилагаемой к книге дискете.

Задание режима по постоянному току с помощью одного резистора В задании рассматриваются схемы, представленные на рис. 10.39. Для определения постоянных составляющих токов и напряжений можно воспользоваться выражениями (10.21), (10.22), (10.23), для расчета переменных составляющих токов базы и коллектора справедливы выражения (10.24), (10.25), переменная составляющая напряжения на коллекторе (она же - напряжение на выходе или нагрузке) находится с помощью выражения (10.26), величина Rэкв в формуле равна сопротивлению резисторов Rк и Rн, соединенных параллельно. Ток смещения задается с помощью резистора в цепи базы Rg. Величина Еэкв в формуле (10.21) применительно к данному заданию равна напряжению источника питания Ек. Схемы для моделирования:

10-536.jpg

Рекомендации по выполнению работы:

1. Откройте файл с именем, совпадающим с номером задачи. Подставьте в схему найденные значения номиналов компонентов. 1.1 Для редактирования характеристик транзистора откройте окно свойств транзистора. Это можно проделать, дважды щелкнув мышью по его изображению, или выбрав пункт Model в меню Circuit. В открывшемся окне будет подсвечено наименование транзистора, установленного в схеме. Для редактирования характеристик нажмите кнопку Edit. Коэффициент передачи тока базы устанавливается в строке Forward current gain coefficient (BF), пороговое напряжение UБЭО в строке В - Е junction potential . Затем нажмите Accept для сохранения введенных значений параметров и Accept для возврата к схеме. Параметр RBX Для каждой задачи уже установлен, поэтому его редактировать не надо. 2. Подключите приборы. Включите схему. Если полученный результат не сходится с условием, попробуйте использовать вторую схему, где транзистор заменен моделью.

Задача 10.3.1. (с10_301)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее. Параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы B = 80, пороговое напряжение Uвэо =0.75 В. Амплитуда напряжения генератора Eg составляет 200 mB. Выходное напряжение синусоидально, его амплитуда равна 40 В. Постоянная составляющая тока базы имеет минимально возможную величину. Найти: Входное сопротивление транзистора и сопротивление Rь в цепи базы.

10-537.jpg

10-538.jpg Идея измерения входного сопротивления транзистора состоит в измерении отношения выходного напряжения к входному.

10-539.jpg Какие различия между напряжением на коллекторе транзистора и напряжением на резисторе RL (выходным напряжением)?

Задача 10.3.2. (с10_302)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее. Параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы (3 = 50, входное сопротивление RBX = 20 Ом, пороговое напряжение UБэо=О.75 В. Выходное напряжение синусоидально, его амплитуда равна 12 В. Постоянная составляющая тока базы имеет минимально возможную величину. Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg и сопротивление Кь в цепи базы.

10-540.jpg

Задача 10.3.3. (с10_303)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее. Параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы р = 50, входное сопротивление Rвх= 40 Ом, пороговое напряжение Uбэо = 0.75 В. Выходное напряжение синусоидально. Амплитуда переменной составляющей тока коллектора равна 40 mA. Постоянная составляющая тока базы имеет минимально возможную величину. Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg, амплитуду выходного напряжения и сопротивление Rь в цепи базы.

10-541.jpg

Задача 10.3.4. (с10_304)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее. Параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы B = 60, входное сопротивление Rвх = 30 Ом, пороговое напряжение UБЭО = 0.75 В. Выходное напряжение синусоидально. Амплитуда переменной составляющей тока резистора Rк равна 30 mA. Постоянная составляющая тока базы имеет минимально возможную величину. Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg и сопротивление Кь в цепи базы.

10-542.jpg

Задача 10.3.5. (с10_305)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее. Параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы B = 50, пороговое напряжение Uвэо =0.75 В. Амплитуда напряжения генератора Eg равна 64 mB. Выходное напряжение синусоидально, его амплитуда равна 16 В. Постоянная составляющая тока базы имеет максимально возможную величину. Найти: Входное сопротивление транзистора и сопротивление Rь в цепи базы.

10-543.jpg

10-544.jpg Какова форма напряжения на конденсаторе С2? Как это напряжение измерить?

Задача 10.3.6. (с10_306)

Дано: Для схемы на рисунке известно следующее. Параметры транзистора: коэффициент передачи тока базы B = 50, входное сопротивление Rвх = 30 Ом, пороговое напряжение UБЭО =0.75 В. Выходное напряжение синусоидально, его амплитуда равна 1.5 В. Постоянная составляющая тока базы имеет максимально возможную величину. Найти: Амплитуду напряжения генератора Eg и сопротивление Rb в цепи базы.

10-545.jpg

10-546.jpg Как изменится ток нагрузки при увеличении сопротивления RK?

Задачи 10.3.7—10.3.30 находятся на прилагаемой к книге дискете.

Расчет и анализ переменных составляющих токов и напряжений в усилителе

В задачах рассматриваются схемы, представленные на рис. 10.40. При решении задач необходимо обратить внимание на различия в характере зависимости напряжения нагрузки Uн и тока нагрузки 1н от величины сопротивления нагрузки Rн. Со стороны выхода транзистор представляет собой источник тока. Нагрузкой выходной цепи транзистора по переменному току являются параллельно соединенные резисторы Rн и Rк- При увеличении Rн величина общего параллельного сопротивления увеличивается, в результате напряжение нагрузки, равное произведению выходного тока транзистора на общее параллельное сопротивление, тоже увеличивается. Характер зависимости тока нагрузки от сопротивления нагрузки противоположный. Переменная составляющая выходного тока транзистора делится между двумя указанными резисторами (Rн и Rк). При увеличении сопротивления одного из этих резисторов ток через него уменьшается (т. е. при увеличении Rн ток нагрузки уменьшается). Характеристики, приведенные в вариантах задания, построены без учета знака "-", (т. е. по модулю) и получены с помощью измерительных приборов (амперметров и вольтметров), включенных на входе и выходе усилителя (в схеме они не показаны). Такие приборы измеряют только действующие значения синусоидальных сигналов. В предлагаемых задачах требуется рассчитать переменные составляющие токов и напряжений, режим работы схемы по постоянному току (т. е. положение рабочей точки на входной характеристике транзистора) уже задан. Схемы для моделирования:

10-547.jpg

Рекомендации по выполнению работы.: 1. Откройте файл с именем, совпадающим с номером задачи. Подставьте в схему найденные значения номиналов компонентов. 1.1 Для редактирования характеристик транзистора откройте окно свойств транзистора. Это можно проделать, дважды щелкнув мышью по его изображению, или выбрав пункт Model в меню Circuit. В открывшемся окне будет подсвечено наименование транзистора, установленного в схеме. Для редактирования характеристик нажмите кнопку Edit. Коэффициент передачи тока базы устанавливается в строке Forward current gain coefficient (BF), пороговое напряжение UБЭО в строке В - Е junction potential. Затем нажмите Accept для сохранения введенных значений параметров и Accept для возврата к схеме. Параметр RBX Для каждой задачи уже установлен, поэтому его редактировать не надо. 2. Подключите приборы. Включите схему. 3. С помощью вольтметра и амперметра измерьте значения токов и напряжений в схеме, а затем сравните экспериментальные данные с данными в условии задачи. С помощью Боде-плоттера проверьте коэффициент усиления входного сигнала по напряжению. Замечание: Нужно помнить, что приборы измеряют только действующие значения синусоидальных сигналов и амплитуда переменного сигнала устанавливается путем задания в схеме величины действующего значения (например, 10-548.jpg


Задача 10.4.1. (с10_401)

Дано: B= 50, RIN = 11 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rr и R: 1.Rн=2000м, 2.Rн=4000м. В первом случае сопротивление генератора Rr вдвое больше, чем во втором (Rr1=2Rr2). Найти: Rr, Rк.

10-549.jpg

Задача 10.4.2. (с10_402)

Дано: (B= 50, Rin =11 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rr и Rн: 1.Rн-2000м, 2. Rн = 400 Ом. В первом случае сопротивление генератора Rr вдвое больше, чем во втором (Rг1 = 2Рг2). Найти: Rr, Rк.

10-550.jpg

Задача 10.4.3. (с10_403)

Дано: RIN = 20 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rr и Rн: 1. Rr = 20 Ом, Rн = 200 Ом; 2. Rr = 10 Ом, Rн = 300 Ом. Найти: B. Rк.

10-551.jpg

Задача 10.4.4. (с10_404)

Дано: RBX = 10 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rr и Rн: 1. Rr = 20 Ом, RH = 200 Ом; 2. Rr = 30 Ом, RH = Rк < 200 Ом. Найти: B, Rк.

10-552.jpg

Задача 10.4.5. (с10_405)

Дано: B = 60, RBX = 20 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rr и Rн: 1. Rr = 10 Ом, Rн = 400 Ом; 2. Rr = 20 Ом, Rн = 300 Ом. Найти: Rк. U.

10-553.jpg

Задача 10.4.6. (с10_406)

Дано: B= 80, Rк = 1 кОм, Rвх - 60 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rг и Ен: 1.Rн=0.5кОм, 2. Rн = 1 кОм. Сопротивление генератора для второй характеристики составляет 75 % от сопротивления генератора для первой характеристики (Rr= 0.75 Rr1). Найти: Rr, U.

10-554.jpg

Задача 10.4.7. (с10_407)

Дано: B= 75, Rвх = 30 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rr и Rн: 1. Rr - 40 Ом, Rн - 420 Ом; 2. Rr = 20 Ом, Rн = 600 Ом. Найти: Rк, Е.

10-555.jpg

Задача 10.4.8. (с10_408)

Дано: B=100, Rк - 120 Ом, Rвх = 44 Ом. Получены две разные характеристики для разных значений Rг и Rн: 1. Rн=3600м, 2. Rн=240 Ом. Сопротивление генератора для второй характеристики в 3.6 раза превышает сопротивление генератора для первой характеристики. Найти: Rг, Е.

10-556.jpg

Задачи 10.4.9...10.4.28 находятся на прилагаемой к книге дискете.

  © riostat.ru