По типовой выходной характеристике находим напряжение затвор- исток в рабочей точке, выбрав в качестве последней точку М на нагрузочной кривой:

ЗИ=-0.8 В.

В соответствии с рис. 7.23 необходимое напряжение опре-

делим из уравнения контура цепи затвор - исток следующим образом:

С/с0- параметр; flnTu,

wcn 18

1Z 10

и си- траметр; р=1кГц

о г

6 в 10 п А 6)

50 тСп

\Угги\=Г(1с) Uf-t, - параметр; р=1кГи,

О

Уг11\г(Тс)

Ugff - параметр; f = f/rru,

пкСп В

2 k 6 В 10 мА

Рис. 7.25. Зависимости {/-параметров полевого транзистора типа ВС 264 в схеме с общим истоком от тока и напряжения рабочей

/73 = [;3j + ?j== 0,8 + 2,5.10-.M0=l,7 В.

При записи этого уравнения предполагалось, что /з равно нулю. 308

Для обеспечения достаточной стабильности рабочей точки (см. задачу 7.6) должно удовлетворяться условие

-С% 2,5-10-з-1-10з З* /д 15-10-9

Выбираем R=50 кОм. Из уравнений

= 166,5-10 Ом = 166,5 МОм.

R,+R,

получим:

R, + R2

R2 = En

Рис. 7.26. Крайние положения = 50-103=588-10Юм=588 кОм передаточных характеристик Ь' полевого транзистора типа

ВС 264.

и возьмем для Ri ближайшее стандартное значение, равное 620 кОм, при этом

г^з 620-103-50-103

R2-R3 (620 -50)-103

-= 54,5-103 Ом = 54,4 кОм,

чему доответствует ближайшее стандартное значение 56 кОм.

Начертив линию нагрузки с наклоном, соответствующим 1/% (рис. 7.26), найдем крайние положения рабочей точки Mi и как то [ки пересечения этой линии с двумя крайними характеристиками. Из рисунка видно, что ток рабочей точки может изменяться от /С1=2,25 мА до /с2=2,9 мА.

Ток стока можио найти также аналитически. При напряжении сток - исток, большем, чем напряжение отсечки, можно воспользоваться известным уравнением [46]

- макс

где /с макс -насыщения при напряжении t/gj = О и Uo - напряжение отсечки.

Зная сопротивление Rj и напряжение U, можно записать урап-иение линии нагрузки для цепи затвор - исток (рис. 7.26):

Решив его относительно и^и подставив результат в предыдущее уравнение, получим уравнение второй степени относительно /с, в котором сопротивление цепи смещения и постоянные, характери-

зующие разброс параметров, играют роль коэффициентов. Итак, для тока в рабочей точке получаем следующее уравнение:

Г 2/?,

Смаке

Опустив вычислительные подробности, получим, что ток рабочей точки для одного края диапазона разброса (М,) при Uot= =-1,7 В и /с макс1=5 мА равен:

/с1=2,28 мА,

-1-

Рис. 7.27. Схема к задаче 7.9 (усилитель с общим эмиттером).

а для второго края диапазона (Ms) при [/с2=-2,8 и /с макс2= =9 мА он составляет:

/с2=2,92 мА.

Получающиеся другие два значения тока в рабочей точке, т. е. /с[=5,1 мА и /с2=6,9 мА, не имеют физического смысла, поскольку оба соответствуют I > to- Из рис. 7.25,о - г получим следующие значения (-параметров для двух крайних положений рабочей точки:

для рабочей точки Mi

Упи =3,74-10-2 мкСм; {/12и= 15,2 мкСм; %ш =2,9 мкСм; У22И мкСм; для рабочей точки УИ

=3,77-10- мкСм; У12И - 15,3 мкСм; У21И ~ 3.25 мкСм; У22И ~ 5 мкСм. Эти данные показывают, что У21И - наиболее чувствительный к току рабочей точки параметр, в то время как зависимость параметров и ,2и от тока пренебрежимо мала.

Задача 7.9. Схема, показанная на рис. 7.27, представляет собой усилитель с общим эмиттером на транзисторе типа п-р-п, дополненным цепью смещения, и с источником питания £п=12 В. Схема имеет следующие параметры: R[=20 кОм, /?2=6,8 кОм, Рэ=1 кОм,

/?к=2 кОм, Ri=3,3 кОм, Rb=5,6 кОм, СдСкоо.

Малосигпальные параметры транзистора в рабочей точке: Апэ^ = 10 Ом, /г,2э= 10-S /1213=60. /г22э= Ю-* См. 310

Определить входное и выходное сопротивления схемы, а также коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности.

Решение. Эквивалентная схема для малого сигнала показана иа рис. 7.28, а па рис. 7.29 представлена эквивалентная схема для

Рис. 7.28. Малосигнальная схема замещения усилителя (рис. 7.27).

малого сигнала, приведенная к выводам усилительного элемента (внутреннего четырехполюсника). В схеме на рис. 7.29

Rv + Rb RrRb

Rr - R + R

Рис. 7.29. Малосигнальная схема замещения усилителя (рис. 7.27), отнесенная к выводам усилительных элементов.

Параметры схемы, приведенные к выводам усилительного элемента (везде обозначены верхним индексом в виде штриха), могут быть взяты из табл. 7.4:

Ahg = fti,s/?22S - 12E2I3 = 1С'-10- - 10-3.60 = 0,04; /?К^н 2-103.5,6.103

Rf+Ru (2 + 5,6)103

= 1,47 кОм;

в = -=2Я^10-5-0Ом;

Rr =

RvRb

3,3.5,07

Rv + Rb

21Э

3,3 + 5,07

60.1,47-103

103 = 2 кОм;

10 + 0,04-1,47-103

-3= -83,3;

Al= 1 + Й22д/?/ 1+10-*-1,47-10

= 52,2;

Л'и == \AuAi\ = I - 83.3 52,2 I = 4350; Лпэ + АЛэ^н 10+ 0,04-1,47-10

1 + /222э

+ Rr

1 + IO-*-l,47-10 10 +2-10

:992 Ом;

Ahg + hnaRr 0,04+ 10-*-2-lU - м.

Параметры, приведенные ко входному и выходному зажимам, равны;

Ubx б'вх 5,07-0,922 /вх= -=р7лГрГ-=?7уГХ?Го10 = 0,78 кОм = 780 Ом;

Rb Ь вх

5,07 + 0,922 = Л' = -83,3.

При приведении коэффициента усиления по напряжению ко входному напряжению Ut необходимо принять во внимание деление напряжения на входе:

Rv + Rbx

вьк R

Н 1

3,3-10 + 780 ( З'З) = ~ IS,86; 1,47 780

Л'вх =

5,6 922

52,2= 11,54;

Л„ = \AuAi\ = I - 83,3.11,54 I = 962; W.K /?к + 2+12,5 --

Задача 7.10. Рассчитать параметры элементов цепей смещения эмиттерного повторителя на п-р-п транзисторе (рис. 7.30) так, чтобы в рабочей точке напряжение U =5 В, а ток /к=20 мА. Предполагается, что делитель в цепи базы обеспечивает входное со-

Рис. 7.30. Схема к задаче 7.10 (схема с общим коллектором).

противление усилительного каскада /?вх=10 кОм, напряжение питания £п=10 В, RtIO кОм, /?н=5 кОм, емкости С конденсаторов связи неограниченно велики, а Л параметры не зависят от рабочей точки и равны: /i =l кОм, /1,2=10-, /i2i=100, /i22=10-* 1/Ом. Коэффициент усиления транзистора по току для большого сигнала Вном=100. Падение напряжения в цепи эмиттер -база =

=0,3 В не зависит от тока базы и напряжения в цепи коллектор - эмиттер.

Решение. Экпивалеитная схема каскада для малых сигналов показана на рис. 7.31, где в соответствии с данными в табл. 7.1. А К=*ИЭ= О' Ом; i2K= -123 1-

22К = 21Э=0-* См; А/гк=А„кЛ22К-й|2к/г21К=10з-10- -1(-101) = 101,1.

1выХ

fzzH 3 ч Rh

Рис. 7.31. Малосигнальная схема замещения усилителя (рис. 7.30). Сопротивле.ше в цепи эмиттера получаем из уравнения

следующим образом:

адом 10.100

2/В„о + 1 к 2.101-го-10

гг = 248 Ом.

Ближайшее стандартное значение - 240 Ом.

В соответствии с данными в табл. 7.4 входное сопротивление, приведенное к внутреннему четырехполюснику (ко входу усилительного элемента), равно:

/iiiK + \h 103 4- I0I,J.229

1 +Л22к/?и

I + 10-.229 240.5-10

Rh- Rg + R 240-Ь 5-10

- = 22,75 кОм; = 229 Ом.

Входное сопротивление усилителя равно:

-/?вх+/?б'

10.22,75

10= 17.82 кОм.

Б- /?вх -/?вх~22.75-10 Контурное уравнение, записанное для упрощенной цепи

база - эмиттер, дает: Уравнение

1]

tBcM~8,71

17,82.105 = 20,45 кОм.

Ближайшее стандартное значение 20 кОм. Из соотношения

иолучим:

Bi 17,82-20

Л, -/?Б 20-17,82 Ближайшее стандартное значение 160 кОм.

10= 163,5 кОм.

Рис. 7.32. Схема к задаче 7.11 (схема с общим коллектором).

Задача 7.11. Определить параметры схемы усилительного каскада с общим коллектором иа р-п-р транзисторе (рис. 7.32). Элементы схемы имеют следующие значения: Ri=R2=\00 кОм, Rq = =10 кОм, /?н=20 кОм, С=оо. Напряжение питания £п=к24 В. Значения параметров транзистора в рабочей точке известны для схемы с общим эмиттером:

Л э= 10 Ом, /!]2э= 10 213= 50; h23= 10~* См.

Решение. Эквивалентная схема для малого сигнала для данной схемы та же, что показана на рис. 7.31, исключая R[==0.

Испо1ьзуя формучы в табл. 7.1 для А-параметров в схеме с общим коллектором, получаем:

*IIK = II3= 10 Ом; Л,2к= 1-1231;

2= - (1 + 2]э)= -51; 22K=223= 10-* См;

ДАк = Л„к'22К - ПК21К = 10-10- - 1 ( - 51)S 51.

Параметры усилителя определим, используя метод, примененный в задаче 7.9. В приведенных ниже формулах значок штрих обозначает параметры, относящиеся к выводам только усилительных элементов:

э^н 10-20 /н= R + R =°10 + 20 =

R,R, 1002 Б= ti, + R, =0Г=0 О*

- 5Ь6 Лцк + ДАк^н 1-Ь 51-6,666-0

21К -51

TЦПi~Г+W6M6Л0 -30,6;

feiiK + M 1+51-6,666

вх - I Л22к;/? 1 + 10-*-6,666- 10 - О'

11К + г 10 +о

?вых= дй , А22к^г~ 51 + О =

= =0,998.

С учетом разветвления токов на входных и выходных выводах имеем:

. вых Б

ВХ ~/?вх + ?Б н + ?э

50 10 . .Of.. 2.

~ 204+ 50 20+ 10 ( - iO) - - ,

t/Bx Б^вх 50-204 вх /B + RJc 50+ 204 40,2 кОм;

С/вых Э^У.х 10--19,8

вь.х i?9 + вых 10* + 19,8 -

Задача 7.12. Определить рабочие параметры схемы усилителя, изображенной на рис. 7.33. В схеме использованы следующие элементы:

/?, = 20 кОм, /?2 = 8,2 кОм. Л,=3.6 кОм, % = 2,4 кОм. С SCO. Rr=5 кОм, /? = 12 кОм.

в схеме с общим эмиттером транзистор имеет следующие параметры: 1,3=3 кОм, Л,2э=10-, 2,3= 150, 223=10-* См, ЛАэ= = 0,15.

Решение. Эквивалентная схема для малого сигнала показана на рис. 7.34. В данном случае табл. 7.4 не может быть использована для определения рабочих параметров, а результирующие h-na-

Рис. 7.33 Схема к задаче 7.12.

раметры четырехполюсника для входного ul и выходного и'г напряжений должны определяться отдельно. В соответствии с рис. 7.34

Рис. 7.34. Малосигнальная схема замещения усилителя (рис. 7.33).

Решив эти три уравнения относительно ul и k, получим:

l + Ws +

12Э + 22Э^Э ,

l+Ws

Ыэ - 22Э^Э 22Э ,

1+2233 1 +/2239

С учетом соотношений ii= i и iz=k последние два уравнения могут быть записаны в следующей форме:

где

1 + 2233 213 - Z233 .

I+W3

223

Эквивалентная схема для малого сигнала с h параметрами представлена на рис. 7.35.

1вых

.в-сн Н| r~~~f~*-- -

Рис. 7.35. Преобразованная малосигнальная схема замещения усилителя (рис. 7.33).

В соответствии с условиями задачи результирующие Л'-пара-метры имеют следующие значения:

3-10+ 2,4-1041-10-+150+ 0.15) . h\, =-l + 10-*.2,4-lQ3---= *°

10-3 10-4-2,4-10 !i2= 1 + 10-4.2,4-103 -0.194;

150 10-1.2,4-103 /21= 1 + 10-*-2,4-103 =121;

= ,+10-°-2,4-103 = 8,00-10-°;

ДА = 2,95-10=.8,06-10-5 -0,194-121 =0,3.

В соответствии с рис. 7.35 и табл. 7.4 параметры четырехполюсника, характеризуемого входными величинами и'\, il и выходными величинами и'ъ i2, могут быть определены через элементы, входящие в схему:

в = 1=-?Й2 10 = 5,82-103 Ом;