Выходная динамическая характеристика

Построение начнём с исходного режима. В этом случае напряжение сиг-нала отсутствует, а схема замещения выходной цепи соответствует рис. 6.2. Здесь Е_к – напряжение питания коллекторной цепи; R_к0 – сопротивление на-грузки коллекторной цепи для постоянного тока; R_вых – выходное сопротив-ление транзистора.

Очевидно, что E_к = i_кR_к0 + u_кэ . (6.1)

В уравнении (4.1) два неизвестных  i_к и u_кэ. Это объясняется тем, что , в то время какR_вых является нелинейным параметром, зависящим от положения рабочей точки на поле характеристик.

Для определения этих неизвестных используем дополнительно графичес-ки заданную зависимость , представляющую собой статическую ха-рактеристику транзистора для выбранного тока смещения базыI_б0 (рис. 6.3).

Уравнение (6.1) и зависимость будем разрешать совместно графически. Для этой цели представим уравнение (6.1) в виде

,

из которого следует, что при R_к0 = const (линейное сопротивление нагрузки) оно является уравнением прямой, не проходящей через начало координат.

Эту прямую удобно построить по двум следующим точкам:

а) точка i_к = 0, для которой u_кэ = Е_к;

б) точка u_кэ = 0, для которой .

Построив по этим точкам рассматриваемую прямую (прямая 1 на рис. 6.3), получаем искомое решение как точку её пересечения со статической ха-рактеристикой , приi_б = I_б0 (точка А на рис. 6.3). Эта точка соответ-ствует исходному режиму транзистора при напряжении питания Е_к, сопротив-лении нагрузки для постоянного тока R_к0, включённом непосредственно в кол-лекторную цепь, и точку смещения базы I_б0.

Полученная прямая представляет собой выходную динамическую ха-рактеристику каскада по постоянному току, поскольку она построена, исходя из сопротивления нагрузки коллекторной цепи по постоянному току. Указанная динамическая характеристика позволяет найти падение напряжения U_{R 0}, создаваемое током I_к0 в сопротивлении R_к0. Действительно, U_{R 0} = I_к0 ctg₀, где ₀ – угол наклона динамической характеристики по отношению к отрица-тельному направлению оси абсцисс, который может быть определен как

. (6.2а)

Напряжение, приложенное в исходном режиме к выходным электродам транзистора, U_кэ0 = Е_к – U_{R 0} = Е_к – I_к0R_к0 . При R_к0 = 0 (режим короткого замыка-ния или статический режим) . ПриR_к0 = (режим холостого хода) ₀ = 0, и динамическая характеристика совпадает с отрицательным направлени-ем оси абсцисс.

При конечных значениях R_к0 угол наклона динамической характеристики 0 < ₀ < /2, причём ₀ тем меньше, чем больше R_к0.

Построение выходной динамической характеристики для перемен-ного тока производится, исходя из сопротивления нагрузки коллекторной цепи R_к для переменного тока, так что для этой характеристики

_= arcctg R_к . (6.2б)

В некоторых случаях R_к = R_к0 (точно или приближённо). В других случа-ях R_к < R_к0 (резистивный каскад) или R_к > R_к0 (трансформаторный каскад).

Учитывая изменения тока базы, вызываемые напряжением сигнала, и на-ходя точки пересечения выходной динамической характеристики каскада для переменного тока со статическими характеристиками транзистора при различ-ных токах базы, можно получить действительные изменения коллекторного то-ка, происходящие под действием сигнала при заданных значениях сопротивле-ния R_к, питающего напряжения Е_к и изменениях тока базы i_б.

Очевидно, что изменяясь, коллекторный ток i_к при i_б = I_б0 должен прохо-дить через своё исходное значение I_к0. Следовательно, выходные динамические характеристики по переменному и постоянному токам должны пересекаться в исходной рабочей точке А (рис. 6.3).

На рис. 6.3 прямая 2 представляет собой динамическую характеристику для переменного тока, относящуюся к случаю R_к < R_к0. Точки её пересечения со статическими характеристиками транзистора для различных значений i_б определяют изменения коллекторного тока в динамическом режиме.

Следует сказать, что величина угла _, получаемая на диаграмме, зависит от масштабов, принятых в ней для тока (m_i мА/мм) и для напряжения (m_u В/мм), и действительная величина этого угла может быть найдена из выра-жения

, (6.2 в)

где R_{к ~} выражено в килоомах.