Построение нагрузочной прямой по постоянному току

На семействе выходных характеристик построим нагрузочную прямую по постоянному току. Для предотвращения сильных нелинейных искажений и тепловой неустойчивости транзистора, а также уменьшения нестабильности параметров усилительного каскада, выбираем схему с общим эмиттером и эмиттерной стабилизацией рабочей точки, в которой используется отрицательная обратная связь по постоянному току. Нагрузочная прямая строится по уравнению:

, где

Для построения нагрузочной прямой воспользуемся следующими точками:

ü при I_к=0, U_кэ = E_п = 6 В;

ü при U_кэ=0, .

ΔI_б = 0,03 мА

Рис.2 Семейство выходных характеристик

Рабочая точка выбирается посередине участка насыщения в точке пересечения нагрузочной прямой с выходной характеристикой (рис.2).

Рис.3 Входные характеристики транзистора

Параметры режима покоя:

I_к⁰= 18 мА, U_кэ⁰ = 3,5 В, I_б⁰= 0,03 мА, U_бэ⁰= 0,57 В.

Стабилизация тока осуществляется за счет последовательной отрицательной обратной связи, которая вводится с помощью резистора R_э. Нежелательная обратная связь по переменному току может быть устранена путем шунтирования резистора R_э конденсатором большой емкости.

Определим величины резисторов R₁ и R₂:

Номинал R₁ = 27 кОм.

Номинал R₂ = 6,8 кОм.

Определение малосигнальных параметров транзистора

1. Входное сопротивление, измеряемое при коротком замыкании на выходе транзистора:

2. Коэффициент передачи по току, измеряемый при коротком замыкании на выходе транзистора:

3. Выходная проводимость, измеряемая при холостом ходе на входе транзистора:

4. Коэффициент обратной связи, измеряемый при холостом ходе на входе транзистора для всех типов биполярных транзисторов и рабочих точек принят .

Для повышения точности расчетов приращения ∆I_к , ∆I_б, ∆U_бэ, ∆U_кэ берем симметрично относительно рабочей точки.

Определение величин эквивалентной схемы транзистора

Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиколетто) представлена на рис. 4.

Рис. 4. Физическая малосигнальная высокочастотная схема замещения транзистора

a) Барьерная ёмкость коллекторного перехода:

b) Выходное сопротивление транзистора:

c) Сопротивление коллекторного перехода:

d) Сопротивление эмиттерного перехода для эмиттерного тока:

e) Сопротивление эмиттерного перехода для базового тока:

f) Распределение сопротивления базы:

Возьмем

g) Диффузионная ёмкость эмиттерного перехода:

h) Собственная постоянная времени транзистора:

i) Крутизна транзистора: