Построение ВДХ для каскада с емкостной связью

При построении нагрузочной прямой различают ВДХ по постоянному току, в которой используется нагрузочное сопротивление по постоянному току R_н=, и ВДХ по переменному току, в которой используется R_н~. В начале построим нагрузочную прямую по постоянному току, уравнением которой является

U_вых=Е-i_выхR_н=. (9.4)

Уравнением нагрузочной прямой по постоянному току является линейное уравнение (9.4). Следовательно, для построения этой характеристики перерисуем из справочника выходную статическую характеристику для выбранного транзистора. Для построения нагрузочной прямой достаточно определить две точки:

1. на горизонтальной оси

2. на вертикальной оси

Через эти точки проводим выходную динамическую характеристику по постоянному току. Наклон нагрузочной прямой зависит от сопротивления нагрузки , рис.9.5.

Рис.9.5. Нагрузочная прямая по постоянному току

С помощью нагрузочной прямой по постоянному току определяют рабочую точку в выходной цепи. Рабочая точка определяется как точка пересечения найденной нагрузочной прямой со статической характеристикой, соответствующей заданному смещению на управляющем электроде. Опустив перпендикуляры из рабочей точки на вертикальную и горизонтальную оси, находят постоянные составляющие тока и напряжения выходной цепи.

Рассмотрим нагрузочную прямую или выходную динамическую характеристику по переменному току, уравнением которой является U_вых=Е-i_выхR_н~,

где .

При подаче на вход усиливаемого сигнала, имеем:

(9.5)

Из выражения (9.5) видно, что нагрузочная прямая по переменному току проходит также через рабочую точку и пересекается в ней с нагрузочной прямой по постоянному току, поэтому эту точку используют для построения нагрузочной прямой по переменному току.

Нагрузочную прямую по переменному току можно построить по двум точкам пересечения с горизонтальной и вертикальной осями (рис.9.6).

В этом случае из уравнения (9.5) получим

Рис.9.6. Нагрузочная прямая по переменному току для резисторного усилителя9.6. Построение ВДХ для трансформаторного каскада

Построим нагрузочные прямые для трансформаторного каскада. Сопротивление постоянной составляющей тока выходной цепи этого каскада, равное R_н==r₁ , близко к нулю, так как сопротивление потери первичной обмотки незначительно. Поэтому нагрузочную прямую по постоянному току для трансформаторного каскада строят перпендикулярно горизонтальной оси из точки Е. Определим рабочую точку как точку пересечения ВДХ₌ с соответствующей статистической характеристикой. При известном значении , находим на горизонтальной оси точку U_вых= и проводим нагрузочную прямую по переменному току по двум найденным точкам, рис.9.7а.

Рис.9.7. Нагрузочная прямая по переменному току для трансформаторного усилителя:

а – построение; б – расчет.

Выходные динамические характеристики используются для графического расчета усилителей мощности. Зная амплитуду усиливаемого сигнала на управляющем электроде, по нагрузочной прямой определяем амплитудные значения тока выходной цепи и выходного напряжения , полезную выходную мощность , потребляемую мощность , коэффициент полезного действия η=P~/P₀ и коэффициент гармоник

, (9.6)

где а, б и в - отрезки нагрузочной прямой, определяемые по рис. 9.7,б.

Таким образом, используя выходные динамические характеристики усилителя, можно рассчитать все основные его показатели.