СБОРНИК ЗАДАЧ

Ð è ñ . 1 4 . 7

получим расчетную схему, приведенную на рис. 14.7. В этой схеме сопротивление затвор – исток RÇ = 109 Îì >> R1 = 1 ÌÎì è Ri = = 30 êÎì >> RÑ = 1,25 кОм, поэтому при расчете ими можно пренебречь.

Тогда для упрощенной схемы имеем:

Râõ = R1 = 1 ÌÎì; Râûõ = RÑ = 1,25 êÎì;

u

= Su

RÑRí

;

+ R

âûõ

âõ R

Ñ

í

u

R R

= 15, 10–3

125, 103

5 103

K

=

вых

= S

Ñ

í

= 15,;

U

uвх

RÑ + Rí

125, 103 + 5 103

i

=

uâõ

; i

=

uâûõ

= Su

RÑ

;

R

âõ

R

âûõ

âõ R + R

1

í

Ñ

í

i

R R

= 15, 10–3

125, 103

106

K

I

=

âûõ

= S

Ñ

1

= 300;

i

R

+

R

3 +

3

125,

10

5

10

âõ

Ñ

í

KP = KU KI = 450.

Поскольку входное сопротивление каскада велико, то коэффициент усиления по току KI может быть очень большим.

Входная мощность каскада на полевом транзисторе

P =	Uâõ2	m	=	Uâõ2	m	,
âõ	2Râõ			2 106

а для каскада на биполярном транзисторе (см. задачу 14.5)

350

RÁ2, поэтому IÊ1 = IÊ2. Принимая IÊ ≈ IÝ и учитывая генератор тока I0, имеем:

Таким образом, каскад на полевом транзисторе потребляет от источника сигнала почти в 2000 раз меньшую мощность, чем на биполярном транзисторе.

Задача 14.7. На рис. 14.8 приведена упрощенная схема дифференциального каскада на идентичных транзисторах VT1 и VT2 c

h21 = 50, RÊ = 1,2 êÎì,

EÊ = 12 Â, I0 = 10 мА. Определить выходные на-

пряжения U1, U2, U12 при отсутствии входных сигналов и при увеличении тока базы транзистора

VT1 íà IÁ1 = 0,02 мА. Влиянием резисторов RÁ1 è RÁ2 пренебречь.

Р е ш е н и е . При отсутствии входных сигналов режимы работы транзисторов задаются одинаковыми резисторами RÁ1 è

Ð è ñ . 1 4 . 8

Pâõ =				Uâõ2				m					.
				0,58					103
2

IÊ1 = IÊ2 = I0 = 10 = 5 ìÀ.

22

Тогда получаем:

U1 = EÊ – RÊ IÊ1 = 12 – 1,2 103 5 10–3 = 6 Â;

U2 = EÊ – RÊ IÊ2 = 12 – 1,2 103 5 10–3 = 6 Â;

U12 = U1 – U2 = 6 – 6 = 0.

При увеличении тока базы транзистора VT1 на IÁ1			= 0,02 ìÀ
òîê IÊ1 увеличивается на	IÊ1 = h21 IÁ1 = 50 0,02 = 1 мА и будет
иметь значение
I′		= 5 + 1 = 6 ìÀ.
Ê1

351

Ïðè ýòîì òîê IÊ2 изменится до значения

IÊ′ 2 = I0 − IÊ1′ = 10 − 6 = 4 ìÀ.

Выходные напряжения равны соответственно:

U	1	= E	Ê	− R I′	= 12 − 12, 103 6 10–3 = 4,8 Â;
				Ê Ê1
U	2	= E	Ê	− R I′	= 12 − 12, 103 4 10–3 = 7,2 Â;
				Ê Ê2

U12 = U1 − U2 = 4,8 − 7,2 = −2,4 Â.

Задача 14.8. Усилитель имеет динамические параметры KU = 141,

Râõ = 0,58 êÎì, Râûõ = 1,04 кОм и охвачен отрицательной обратной связью по напряжению. Определить динамические параметры этого усилителя с учетом отрицательной обратной связи (ООС), если коэффициент передачи цепи обратной связи β = 0,01.

Р е ш е н и е . Вычисляем:

KÎC =

KU

=

141

= 58,5;

1 + βKU

1 + 0,01 141

R

= R

(1 + βK ) = 0,58 103(1 + 0,01 141) = 14, êÎì;

âõÎÑ

âõ

U

R

104, 103

RвыхОС =

âûõ

=

= 0,43 êÎì.

+ βKU

+ 0,01 141

1

1

Задача 14.9. Однотактный трансформаторный каскад усиления мощности на транзисторе ГТ404А включен на нагрузку Rí = 4 Îì

(рис. 14.9). Предельные параметры транзистора: PÊ äîï = 600 ìÂò,

UÊ äîï = 25 Â, IÊ äîï = 0,5 À, h21 = 50.

Определить коэффициент транс-

формации трансформатора n =

= w1w2 , обеспечивающий получе-

ние максимальной выходной мощ-

ности без искажений сигнала, и эту

мощность Pí max, åñëè EÊ = 12 Â.

Нелинейностью характеристик транзистора и потерями в трансформаторе пренебречь. Рассчитать

выходную мощность при n = 1.

Ð è ñ . 1 4 . 9

352

Р е ш е н и е . Для полного использования транзистора по мощности выбираем точку покоя с UÊÝÏ = 12 Â, ïðè ýòîì

IÊÏ = PÊäîï = 600 = 50 ìÀ.

UÊÝÏ 12

Амплитуды переменных составляющих тока и напряжения во избежание искажений должны быть равны:

IÊ m ≤ IÊÏ = 50 ìÀ; UÊÝ m ≤ UÊÝÏ = 12Â.

Примем IÊ m = 50 ìÀ,

UÊÝ m = 12 Â.

Приведенное сопротивление нагрузки

R′

=

UÊÝ m

=

12

= 240 Îì.

í

IÊ m

0,05

Тогда

n =

R′

R

=

240 4 = 7,75;

í

í

R′ I

2

240

0,052

P

=

í Ê m

=

= 0,3 Âò.

ímax

(

2)2

2

Ïðè n = 1

R I 2

0,052

4

R′

= R =

4 Îì;

P

=

í Ê m

=

= 0,005 Âò.

í

í

í

2

2

Задача 14.10. В параметрическом стабилизаторе тока на тран-

зисторе КТ818Б (рис. 14.10) рассчитать
сопротивления R1, RÝ и найти, в каких
пределах может изменяться сопротивле-
íèå Rí, чтобы осуществлялась стабили-
зация тока, если Eï = 20 Â, Uñò = 3,3 Â,
Iñò = 10 ìÀ, UÝÁ = 0,6 Â, Ií = 2 À, UÝÊ min =
= 2 В. Определить мощность резисторов
R1, RÝ.
Р е ш е н и е . По второму закону Кирх-
гофа для контура RÝ, VT, VD
Uñò − UÝÁ = RÝIÝ.
Òàê êàê h21 >> 1, òî IK ≈ IÝ, поэтому	Ð è ñ . 1 4 . 1 0

353

R

=

Uñò − UÝÁ

=

Uñò − UÝÁ

=

3,3 − 0,6

= 1,35 Îì.

Ý

IÝ

IÊ

2

Для контура Eï, VD, R1

Eï = Uñò + R1 I1,

откуда

Eï − Uñò

R =

=

20 − 3,3

= 0,557 êÎì,

1

I1

30 10–3

ãäå I1 = Iñò + IÁ = 10 + 20 = 30 ìÀ ; IÁ = Ií

h21 = 2 100 = 0,02 À .

Для контура Eï, RÝ, VT, Rí max

Eï = RÝ IÝ + UÝÊ min + Rí max Ií,

откуда

R

=

Eï − R Ý IÝ − UÝÊmin

=

20 − 1,35 2 − 2

= 7,65 Îì.

í max

Ií

2

Значит, сопротивление нагрузки Rí = 0…7,65 Ом. Определяем мощности резисторов:

P1 ≥ R1I12 = 557 0,032 = 0,5 Âò; PÝ ≥ RÝIÝ2 = 1,35 22 = 5,4 Âò.

Задача 14.11. Рассчитать сопротивление компенсационного стабилизатора постоянного напряжения (рис. 14.11) при UÊÝ min =

= 2 Â, Ií = 2 À, Uâõ = 24 Â, Uâûõ = 12 Â, h21 = 100, UÁÝ1 = UÁÝ2 = 0,6 Â,

Uñò = 5,6 Â, Iñò = 10 ìÀ, I2 = 5 ìÀ, I4 = 5IÁ2.

Р е ш е н и е . Поскольку IÊ >> IÁ ,òî IÊ ≈ IÝ, тогда ток базы транзистора VT1

IÁ1 = IÊ1h21 ≈ Iíh21 = 2100 = 0,02 À.

Ток коллектора транзистора VT2

IÊ2 = Iñò − I2 = 10 − 5 = 5 ìÀ.

Ток, проходящий через резистор сопротивлением R1,

I1 = IÁ1 + IÊ2 = 20 + 5 = 25 ìÀ.

354

Ð è ñ . 1 4 . 1 1

Для контура Uâõ, R1, VT1, Rí

Uâõ = I1R1 + UÁÝ1 + Uâûõ,

откуда

R

=

Uâõ − Uâûõ − UÁÝ1

=

24 − 12,0 − 0,6

≈ 0,47 êÎì.

1

I1

25 10–3

Для контура Rí, R2, VD

R

=

Uâûõ − Uñò

=

12,0 − 5,6

= 13, êÎì.

2

I2

5 10–3

Ток базы транзистора VT2

IÁ2

=

IÊ2

=

5

= 0,05 ìÀ.

h21

100

По условию задачи ток делителя

I4 = 5IÁ2 = 5 0,05 = 0,25 мА. Для контура R4, VT2, VD

UR4 = Uñò + UÁÝ2 = 5,6 + 0,6 = 6,2 Â,

тогда

R4 = UR4I4 = 6,2(0,25 10–3) ≈ 24 êÎì.

355

Ток, проходящий через резистор сопротивлением R3,

I3 = I4 + IÁ2 = 0,25 + 0,05 = 0,3 мА. Для контура R3, R4, Rí напряжение

UR3 = Uâûõ − UR4 = 12 − 6,2 = 5,8 Â,

тогда

R3 = UR3I3 = 5,8(0,3 10–3) ≈ 20 êÎì.

Контрольные задачи

Задача 14.12. По статическим характеристикам транзистора КТ315В, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 14.12),

для точки покоя UÊÝÏ = 10 Â, IÁÏ = 0,4 мА определить h-параметры и начертить схему замещения транзистора.

Ð è ñ . 1 4 . 1 2

Задача 14.13. В биполярном транзисторе IÊ = 10 ìÀ, IÝ = 10,5 мА. Определить коэффициенты передачи тока α и β, если тепловым током можно пренебречь.

Задача 14.14. Биполярный транзистор с β = 100 имеет IÁ = 10 мкА. Определить IÊ è IÝ, если тепловым током можно пренебречь. Сравнить токи IÊ è IÝ.

356

	Задача 14.15. По выходным харак-
	теристикам транзистора КТ315В (рис.
	14.12) определить IÁ è UÊÝ в рабочей
	точке, если IÊ	= 25 мА, а рассеиваемая
	на коллекторе мощность PÊ = 150 ìÂò.
	Задача 14.16. Определить крутизну
	характеристики S и внутреннее сопро-
	тивление Ri	полевого	транзистора
	КП103М по статическим характеристи-
	êàì ïðè UÑÈ = 6 Â, UÇÈ = 4 В. Рассчи-			Ð è ñ .	1 4 . 1 3
	тать коэффициент усиления μ = SRi.
	Задача 14.17. Полевой		транзистор
	имеет следующие параметры: S = 2 ìÀ/Â,
	Ri = 200 кОм. Определить, каким долж-
	но быть приращение напряжения UÑÈ,
	чтобы ток стока IÑ остался прежним,
	если напряжение UÇÈ изменилось на
	0,05 Â.
	Задача 14.18. Для каскада на тран-
	зисторе ГТ108А, схема которого приве-
	äåíà íà ðèñ. 14.4, а, заданы EÊ = 10 Â,
	UÝÊ = 5 Â, UÝÁ = 0,15 Â, RÊ = 900 Îì,			Ð è ñ .	1 4 . 1 4
	RÝ = 100 Îì, h21 = 100. Рассчитать токи
	IÊ, IÁ и сопротивления резисторов R1 è R2, åñëè I1 = 5IÁ.
	Задача 14.19. Для каскада, схема которого приведена на
	рис. 14.13, определить RÊ è RÁ, åñëè EÊ = 12 B, UÁÝ = 0,6 B, h21 = 50,
	UÊÝ = 4,5 B, IÊ = 2,5 ìÀ.
	Задача 14.20. Для каскада, схема которого приведена на рис.
	14.13, определить UÊÝ ïðè EÊ = 12 Â,
	UÁÝ = 0,6 Â, RÁ = 50 êÎì, RÊ =
	= 1 êÎì, h21 = 25.
	Задача 14.21. В усилительном
	каскаде (рис. 14.14) EÊ = 10 Â, IÊ =
	= 2 ìÀ, UÊÝ = 5 Â, UÁÝ = 0,4 Â, h21 =
	= 100. Записать уравнения соглас-

но второму закону Кирхгофа для входной и выходной цепей в режиме покоя и определить RÊ è RÁ.

Задача 14.22. На рис. 14.15 приведена схема балансного каскада на

Ð è ñ . 1 4 . 1 5

357

идентичных транзисторах VT1 и VT2 с h21 = 50. При отключенном

входе IÁ1 = IÁ2 = 0,02 ìÀ, UÁÝ1 = UÁÝ2 = 0,5 Â, UÊÝ1 = UÊÝ2 = 5 В. Определить сопротивления R1, RÊ1, R2, RÊ2 резисторов и Uâûõ, åñëè

EÊ = 12 Â è RÝ = 500 Ом. Изменится ли Uâûõ, åñëè EÊ уменьшится до 10 В?

Задача 14.23. Рассчитать сопротивления RÑ è RÈ резисторов каскада на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком (см. рис. 14.5), если EÑ = 12 Â, S = 2 ìÀ/Â, UÑÈ = 4 Â,

UÇÈ = 2 Â.

Задача 14.24. Составить схему замещения каскада (см. рис. 14.13) и рассчитать его динамические параметры при h21 = 50,

h11 = 1 êÎì, RÁ = 120 êÎì, RÊ = 5 кОм, для трех значений сопротивления нагрузки: Rí1 = 0,5 êÎì, Rí2 = 5 êÎì, Rí3 = 15 кОм. Как зависит режим работы каскада от сопротивления нагрузки? Параметрами h12 è h22 транзистора пренебречь.

Задача 14.25. Составить схему замещения каскада, приведенного на рис. 14.14, и рассчитать его динамические параметры при

h11 = 1 êÎì, h21 = 100, RÁ		= 50 êÎì, RÊ = 1,2 êÎì, Rí = 5 êÎì. Ïà-
раметрами h12 è h22	транзистора пренебречь.
		Задача 14.26. Схема каскада на
		полевом транзисторе со встроенным
		n-каналом показана на рис. 14.16. Со-
		ставить схему замещения каскада
		для динамического режима и рас-
		считать его динамические параме-
		òðû ïðè R1 = 5 ÌÎì, R2 = 1 ÌÎì,
		RÑ = 12 êÎì, Rí = 20 êÎì, S = 2 ìÀ/Â,
		Ri = 200 êÎì.
		Задача 14.27. Решить задачу 14.7

ñучетом того, что транзисторы VT1 и

Ðè ñ . 1 4 . 1 6 VT2 имеют разные коэффициенты

передачи тока: h21(1) = 50 è h21(2) = 40. Задача 14.28. Усилитель имеет коэффициент усиления KU =

= 100 и охвачен положительной обратной связью по напряжению с коэффициентом передачи β = 0,01. Определить коэффициент усиления KÎÑ усилителя с обратной связью.

Задача 14.29. Усилитель имеет следующие динамические параметры: KU = 250, Râõ = 0,5 êÎì, Râûõ = 1 кОм. Рассчитать коэффициент передачи цепи обратной связи β, которая позволит повысить входное сопротивление до 2 кОм. Определить параметры усилителя с учетом ООС.

358

Задача 14.30. Двухкаскадный усилитель с коэффициентами

усиления каскадов KU1 = 100 è KU2 = 20 охвачен общей отрица-

тельной обратной связью по напряжению с β = 0,02 . Определить общий коэффициент усиления с учетом ООС.

Задача 14.31. Рассчитать мощность источника питания и максимальную мощность РÊ транзистора однотактного трансформаторного каскада усиления мощности, если Рí max = 0,5 Âò.

Задача 14.32. Какую максимальную мощность можно получить от двухтактного каскада усиления мощности, если транзисторы работа-

ют в классе В и имеют Pê.äîï = 0,6Âò ? Задача 14.33. В параметрическом

стабилизаторе тока на транзисторе КТ819Б (рис. 14.17) Eï = 25 Â, Uñò = 5,6 Â,

UÁÝ = 0,6 Â, UÊÝ min = 2 В. Ток стабилизации Iñò = 10 ìÀ, Ií = 0,5 À, h21 = 50. Определить сопротивления резисторов

R1 è RÝ, Rí max, максимальную мощность

PÊ max, рассеиваемую на коллекторе VT, и мощности, рассеиваемые на резисторах

R1, RÝ, Rí.

Ð è ñ . 1 4 . 1 7

Ответы к контрольным задачам

14.13. α = 0,95, β = 20. 14.14. IÊ = 1 ìÀ, IÝ = 1,01 ìÀ. 14.15. IÁ = 0,46 ìÀ,

UÊÝ = 6 Â. 14.17. UÑÈ = 20 Â. 14.18. IÊ = 5 ìÀ, IÁ = 0,05 ìÀ, R1 = 31,3 êÎì, R2 = 2,6 êÎì. 14.19. RÊ = 3 êÎì, RÁ = 228 êÎì. 14.20. UÊÝ = 6,3 Â. 14.21.

RÊ = 2,47 êÎì, RÁ = 230 êÎì. 14.22. RÊ1 = RÊ2 = 6 êÎì, R1 = R2 = 525 êÎì, Uâûõ = 0. 14.23. RÑ = 1,5 êÎì, RÈ = 0,5 êÎì. 14.24. Râõ = 1 êÎì, Râûõ = 5 êÎì.

Rí, êÎì	KU	KI	KP
0,5	22,7	45,4	1030
5	125	25	3125
15	187,5	12,5	2344

14.25. Râõ = 1,1 êÎì, Râûõ = 1,2 êÎì, KU = 95, КI = 87. 14.26. Râõ = 830 êÎì, Râûõ = 12 êÎì, KU = 15. 14.27. U1 = 5,3 Â, U2 = 6,7 Â, U12 = −1,4 Â. 14.28. KÎÑ → ∞. 14.29. β = 0,012, KÎÑ = 62,5, Râõ=2 êÎì, Râûõ = 0,25 êÎì. 14.30. KÎÑ = 48,8. 14.31. PÈ = PÊ ≥ 1 Âò. 14.32. Ïðè η = 0,7 Pí = 2,8 Âò. 14.33. R1 =

= 1 êÎì, RÝ = 10 Îì, Rí max = 36 Îì, PÊ max = 10 Âò, PR1 = 0,39 Âò, PRÝ = 2,5 Âò, Pí max = 9 Âò.

359