4. Решение задания 1

4.1. Расчёту подлежит схема однокаскадного усилителя с оэ, приведенная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Принципиальная схема исследуемого усилителя

₄.2. Параметры элементов усилителя указаны в таблице 1. Источник – синусоидальный:

Таблица 1 – Параметры элементов данного усилителя

№ вар	ЕГMAX, мВ	f0, кГц	rГ, Ом	R1 , кОм	R2 , кОм	RК , кОм	RЭ1 , Ом	RЭ2 , кОм	RН , кОм	С1, мкФ	С2, мкФ	СЭ, мкФ	Сн, нФ	ЕП, В	Транзистор	Диапазон частот ЛАЧХ
16	200	1	100	51	12	1	91	0.15	5.1	22	47	200	10	10	BC848C	0.01Гц 10МГц

Справочные параметры транзистора BC848C приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Справочные параметры транзистора BC848C

Структура	Uкб макс, В	Uкэ макс, В	Uэб макс, В	Iк макс, мА	Pк макс, мВт	Fгр, МГц	Ск, пФ	t, °C
n-p-n	30	30	5	100	200	300	6	150

4.3. Входные и выходных вольтамперные характеристики транзистора BC848C построенные в программе MicroCAP 9 изображены на рисунках 2, 3.

Рисунок 2 – Входные ВАХ транзистора BC848C

Рисунок 3 – Выходные ВАХ транзистора ВС848С

4.4. Принципиальная схема усилителя с обозначенными положительными направлениями токов и напряжений на схеме, с учётом их разделения на постоянные и переменные составляющие показана на рис. 4.

4.5. Графоаналитический расчёт постоянных составляющих токов и напряжений всех элементов схемы.

Рисунок 4 – Схема задания 1 с обозначенными положительными направлениями токов и напряжений и полярностью включения электролитических конденсаторов

При расчёте постоянных составляющих токов и напряжений следует учитывать то, что сопротивление конденсатора постоянному току равно бесконечности, следовательно, постоянные токи ветвей, содержащих конденсаторы С₁, С₂, С_э равны нулю. Согласно этому утверждению, схему, приведенную на рисунке 4 можно упростить до схемы, приведенной на рисунке 5.

Рисунок 5 – Упрощенная схема усилителя для анализа по постоянному току

Для более удобного расчёта, схема, приведенная на рисунке 5, может быть упрощена, путём применения к ней теоремы Тевенена. Схема усилителя для расчёта постоянных составляющих токов и напряжений, упрощенная при помощи теоремы Тевенена, приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Упрощенная, при помощи теоремы Тевенена, схема усилителя

В упрощенной схеме:

Строим линию нагрузки на выходных характеристиках, уравнение которой можно найти по второму закону Кирхгофа для контура II (рисунок 6):

Поскольку , то можно записать:

, откуда

. (1)

Выражение (1) есть уравнение нагрузочной прямой. Точки пересечения с осями I_к и U_кэ:

т1(), т2()

мА

т1(), т2()

Соединяя точки 1 и 2, получим линию нагрузки (рисунок 8).

Искомое решение лежит на линии нагрузки, поскольку она является геометрическим местом точек покоя. Случайным образом на нагрузочной прямой зададим точку и определим ее координаты: I_к, I_б. Чтобы найти координату U_бэ, необходимо составить уравнение по второму закону Кирхгофа для I контура (рисунок 6).

, учитывая что, получаем

(2)

Пусть в точке 3: ,тогда .

По формуле (2) находим:

В координатных осях входных характеристик откладывается точка 3 ().

Аналогично находим точку 4: ,тогда .

По формуле (2) находим:

В координатных осях входных характеристик откладывается точка 4 ().

Точка 5, в которой пересекаются входная ВАХ и линия, соединяющая точки 3 и 4, - точка покоя заданного каскада. По координатам точки 5 на входных и выходных ВАХ находим:

,

,

Рисунок 7 – Определение места положения точки покоя на входных ВАХ

Рисунок 8 – Определение места положения точки покоя на выходных ВАХ

Теперь определим постоянные составляющие токов и напряжений на остальных элементах схемы:

,,,,,

_{4.6. Далее рассчитаем те же постоянные составляющие токов и напряжений на всех элементах при помощи MicroСap 9 (рисунок 9) и сведем полученные результаты в таблицу 4.}

_{Рисунок 9 – Расчёт усилителя при постоянном токе сделанный в MicroCap 9}

Таблица 4 – Результаты расчёта постоянных составляющих токов и напряжений

	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В
Граф. расчет	8,182	1,818	4,75	0,433	0,714	0	1,818	5,282	0,714	0	4,135	0,671
MicroCAP	8,184	1,816	4,738	0,432	0,712	0	1,816	5,262	0,712	0	4,118	0,672
	,мкА	,мкА	, мА	, мА	, мА	, А	, А	, А	, А	, А	, мА	, мкА
Граф. расчет	160,672	151,5	4,75	4,759	4,759	0	0	0	0	0	4,75	9,172
MicroCAP	160,478	151,3	4,738	4,748	4,748	0	0	0	0	0	4,738	9,178