2. Выбор режима работы транзистора

На семействе выходных характеристик транзистора построим нагрузочную прямую по постоянному току. Сопротивление в цепи эмиттера возьмем из соотношения:

R_Э = 0.2 R_К=0.2*3.6=0.72 кОм

Такое сопротивление обеспечит достаточно высокую стабильность рабочей точки и не сильно уменьшит коэффициент использования напряжения источника питания.

После расчета сопротивления R_Э ближайшее стандартное значение по ряду Е24–0.75 кОм.

В последующих вычислениях используем стандартное значение сопротивления R_Э.

Далее рассчитаем напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке U_КЭ рт.

«Подтягивание» рабочую точку к ближайшей выходной характеристике. Отметим выбранную рабочую точку на выходных характеристиках транзистора. Определим ток коллектора I_К .

Отметим выбранную рабочую точку на входной характеристике транзистора. В справочниках обычно приводятся две характеристики: при напряжении коллектор-эмиттер U_КЭ = 0 и при напряжении U_КЭ ≠ 0 (у транзисторов поздних разработок U_КЭ =5 В). Первая характеристика соответствует режиму насыщения, а вторая – нормальному активному режиму. Поскольку в усилителях транзисторы работают в нормальном активном режиме, то рабочую точку следует построить на входной характеристике при напряжении U_КЭ ≠ 0 (рис. 2), при этом не имеет никакого значения соотношение напряжения, для которого приведена входная характеристика в справочнике, и напряжения в рабочей точке U_КЭ рт. На входной характеристике рабочая точка строится по току базы I_Б рт, соответствующему выходной характеристике, проходящей через рабочую точку. Проекция рабочей точки на ось напряжения база-эмиттер даст значение напряжения база-эмиттер в рабочей точке U_БЭ рт. Выпишем параметры рабочей точки: U_КЭ рт, I_К рт, U_БЭ рт, I_Б рт.

Uкэ рт=6.5 В; Iк рт=3,05 мА; Uбэ рт=0.6 В; Iб рт=0.075 мА

Транзистор КТ301В

Рт

Iб рт

Uбэ рт

Рис.1

Входная характеристика транзистора

Рт

Iк рт

Uкэ рт

0

25 мкА

50 мкА

75 мкА

Рис.2

Семейство выходных характеристик транзистора

3. Расчет делителя в цепи базы

Рассчитаем сопротивления делителя R_Б1,R_Б2 в цепи базы. Чем больше будет сквозной ток делителя I_Д = E/(R_Б1 + R_Б2), тем стабильнее будет режим работы при замене транзистора и изменении температуры окружающей среды, но тем больше будет ток, потребляемый каскадом от источника питания, поэтому сквозной ток делителя выбирают из компромиссных соображений. На практике сквозной ток делителя выбирают из условия I_Д = (3÷10) I_Б рт.

Рассчитаем сопротивление резистора R_Б2, полагая

U_Rэ = I_Э рт R_Э = (I_К рт + I_Б рт) R_Э = (3.05+0.075)*10^-3*0.75*10³ =2.3 В

Согласно закону Ома, сопротивление резистора

R_Б2

Стандартное значение сопротивления R_Б2 по ряду Е24 – 3.9 кОм

Пересчитаем ток делителя:

=

Рассчитаем сопротивление резистора R_Б1:

=

Ближайшее стандартное значение сопротивления R_Б1 по  ряду Е24 – 20 кОм

4. Определение h-параметров транзистора по статическим характеристикам

По статическим характеристикам транзистора можно определить три из четырех h-параметров: входное сопротивление h_11Э, статический коэффициент передачи тока базы транзистора h_21Э и выходную проводимость h_22Э.

Входное сопротивление

h_11Э = ΔU_БЭ / ΔI_Б =Ом = 1.67 кОм

при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора (U_КЭ = const) определяют по входным характеристикам транзистора. Для этого задаем приращение напряжения база-эмиттер ΔU_БЭ симметрично относительно рабочей точки и определите соответствующее приращение тока базы ΔI_Б .(Рис.3)

Приращение ΔU_БЭ берем как можно больше, но не заходя на явно нелинейные участки входной характеристики.

Статический коэффициент передачи тока базы транзистора

h_21Э = ΔI_К / ΔI_Б =

при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора (U_КЭ = const) определяем по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h_21Э  необходимо задать приращение тока базы ΔI_Б и определить соответствующее приращение тока коллектора ΔI_К. (Рис.4)

Поскольку параметр h_21Э  определяется при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора, то приращение тока базы надо задать так, чтобы токи базы отвечали условию U_КЭ = U_КЭ рт = const, а для этого они должны лежать на вертикальной прямой, проходящей через рабочую точку.

Выходная проводимость

h_22Э = ΔI_К / ΔU_КЭ = См

в режиме холостого хода на входе транзистора (I_Б = const) определяют также как и параметр h_21Э по выходным характеристикам транзистора. Для нахождения параметра h_22Э  необходимо задать приращение напряжения коллектор-эмиттер ΔU_КЭ и определить соответствующее приращение тока коллектора ΔI_К (Рис.4). Условию I_Б = const будут отвечать точки, лежащие на выходной характеристике, проходящей через рабочую точку транзистора. Поскольку выходные характеристики линейны в широком диапазоне напряжений, то приращение ΔU_КЭ может быть достаточно большим, при этом его симметричность относительно рабочей точки не имеет значения. Четвертый параметр – коэффициент обратной связи по напряжению h_12Э по приводимым в справочниках статическим характеристикам определить невозможно. У маломощных транзисторов коэффициент обратной связи по напряжению h_12Э = (1÷10) 10^–4.

Транзистор КТ301В

I_б мА

U_ке =0

10В

I_{б рт}

U_{бэ рт}

РТ

ΔI_б

ΔU_бэ

Рис.3

Входная характеристика

Транзистор КТ301В

E/(R_к+R_э)

ΔI_к

U_{кэ рт}

I_{к рт}

Е

50 мкА

25 мкА

0

75 мкА

РТ

ΔU_кэ

ΔI_к

Рис. 4

Выходная характеристика