Графо-аналитический расчет ШПУ по переменному току

1.2.1 Строим нагрузочную прямую для переменного тока. Для этого запишем 2^й закон Кирхгофа для переменного тока:

(6),

где

Выражение (6) является уравнение нагрузочной прямой для переменного тока. Эта прямая строится на выходных статических характеристиках

транзистора по двум точкам: и .

Так как , то нагрузочная прямая для переменного тока пойдет под бо́льшим углом к оси напряжений, чем нагрузочная прямая для постоянного тока.

Поскольку выходной ток состоит из постоянной и переменной составляющих (), то необходимо совместить эти две нагрузочные прямые. Совмещение производится через рабочую точку А методом переноса нагрузочной прямой для переменного тока параллельно самой себе. Получим совмещенную нагрузочную прямую.

Iк

Еп`/Rн~

Iб3

Еп`/R3 Iб2

В

IбА

А

Iб1

С Iб=0

Uкэ

Еп`

1.2.2 На входных характеристиках изображаем входное напряжение с амплитудой . Проецируем максимальное и минимальное значения входного напряжения до пересечения с входной характеристикой – получаем значения и .

Изображаем зависимость .

IбUкэ=5В

Imб Iбmax

0

π

2π

IбА

А`

Iбmin

Uбэ

0

Umб

π

2π

 

ωt

 

 

1.2.3 На выходных характеристиках отмечаем справа точки и и изображаем статические характеристики, соответствующие этим точкам. Спроецировав точки пересечения изображенных характеристик с совмещенной нагрузочной прямой на ось токов и ось напряжений, получим максимальные и минимальные значения коллекторного тока и коллекторного напряжения.

Изображаем зависимости: и .

Iк

Еп`/Rн~

Еп`/ R3

Iбmax

Imк

IбА

0 π 2π A

Iбmin

Iб=0

0

Uкэ

Еп`

Umк

π

2π

ωt

1.2.4 Определив амплитуды Imб, Imк, Umк, находим коэффициенты усиления:

; ;

 

2 Пример графо-аналитического расчета ШПУ

(эмиттерная стабилизация)

Дано: Еп=15В

R3=600 Ом

R5=400 Ом

U_mб =50 mВ

f =50Гц

Построение нагрузочной прямой для постоянного тока и выбор рабочей точки

2^Й закон Кирхгофа для постоянного тока для выходной цепи:

,

где - напряжение питания, не участвующее в процессе усиления.

Обозначим напряжение питания, участвующее в усилении, как .

Подставив значения, получим: .

Строим нагрузочную прямую для постоянного тока по двум точкам с координатами:

Исключив нерабочие области, получим рабочий участок нагрузочной прямой- отрезок BC. Разделив этот отрезок пополам, определим положение рабочей точки А. Этой точке соответствует ток базы IбА=0,1mA, ток коллектора IкА=0,01А, выходное напряжение UкэА=6В.

Переносим рабочую точку на входную характеристику, получим точку А` и соответствующее ей напряжение смещения UбэА=0,8В.

Ток эмиттера определяем из основного уравнения транзистора:

;

Iб, mA Iк, A

Uкэ=5В

Iб=0,6mA

00,6

0,05

0,25

0,04

Iб=0,4mA

0,

0,03

0,15

0,2

Iб=0,2mA

0,02

IбА=0,1mA

B

С

IкА=0,01А

IбА=0,1mA

А` А

Uбэ,В Iб=0 Uкэ,В

0,4 0,8 1,2 0 4 8 12

UбэА=0,8ВUкэА=6В

Расчет элементов схемы

2.2.1 Определим сопротивление резистора

, где

;

;

Выбираю из ряда Е24 Приложения А (Резисторы постоянные. Ряды номинальных сопротивлений, ГОСТ 2825-67) .

2.2.2 Определим сопротивление резистора

;

Выбираю

2.2.3 Определим сопротивление резистора

;

Выбираю

2.2.4 Определим емкость разделительного конденсатора

, где .

определяем по входным характеристикам транзистора:

Iб, mA

Uкэ=5В

 

0,2

0,15

0,1

0,05

А`

Uбэ,В

0,4 0,8 1,2

0,73 0,87

;

;

Выбираю из ряда Е-12 Приложения А

2.2.5 Определим емкость разделительного конденсатора

; ;

Выбираю

2.2.6 Определим емкость блокировочного конденсатора

; ;

Выбираю