При “-”ой п/волне напряжения

Uвх, которое является обратным для Эго перехода п-

р-п – VTа, общее напряжение на входе VTа UБЭ

= UБЭО - Uвхм * sinωt

↓ся и соответственно

↓ся вх. ток IБ.

Результирующий

ток

на

входе

(рис. 3,

б)

является пульсирующим током. Он

содержит постоянную составляющую

IБО и ~ую

сост-ую ίб,

которые меняются по закону

изменения вх. напряжения сигнала ίб

= IБмsinωt. Каждое изменение

вх. тока IБ вызывает

соответствующее изменение вых. Тока в кой цепи I , так как

Iк = h21ЭIБ.

Режим работы УЭ при подаче на его

электроды

постоянных напряжений и в

отсутствие на его входе напряжения электрического сигнала, который требуется усилить,

называется режимом покоя.

В режиме покоя в цепи источник питания –

Коллектор течет постоянный ток Iко.

При подаче

~го

напряжения

сигнала на вход

VTа в этой же цепи появляется ~ая

составляющая кго тока ίк

= IКмsinωt.

Таким образом,

энергия постоянного тока источника питания преобразует в

энергию ~го

тока, который меняется по закону поданного на вход ~го

напряжения.

Итак,

чтобы обеспечить минимум искажений,

т. е. для совпадения формы вых.

тока с формой

поданного на вход сигнала, точку покоя

выбирают на линейном участке х-к

управления.

Рассмотрим аналогичные графики

для полевого VTа

(рис. 4).

Точку покоя М

выбираем на середине линейного участка АВ

путем подачи соответствующего напряжения

смещения –

напряжения Uио. В режиме покоя

вся энергия

источников питания

тратится

бесполезно и идет на разогрев р-п –

перехода

стока. Только сост-ая тока,

которая подается

при подаче на вход УЭ усиленного сигнала,

является полезной,

т.

к.

она

создает на

нагрузке усиленное напряжение и мощность.

Естественно, что чем больше потери мощности за счет постоянной сост-ей тока, тем ниже

КПД схемы.

Однако, выбрав точку покоя на х-ке ниже, чем показано на рис. 3, 4, и подав

на вход сигнал с такой же амплитудой, мы выйдем за пределы прямолинейного участка

АВ, что приведет к искажению формы тока по сравнению с формой поданного сигнала.

Чем ниже расположена точка покоя,

т. е. чем меньше постоянная составляющая тока Iо,

тем выше КПД У.

протекающего по сопротивлению Rк, падение напряжения на нем U изменится, а значит,

напряжение Uкэ также изменится. Эту зависимость в соответствии с уравнением (1)

можно

выразить следующим образом:

Uкэ = Ек - IкRк

(2)

Таким образом, при работе УЭ с нагрузкой в вых. цепи напряжение UУЭ является

функцией вых. тока, который, в свою очередь, меняется при изменении вх. напряжения.

Например, ↑ие прямого напряжения на входе бип. VT

приведет к возрастанию кго

тока Iк,

что вызовет ↑ие падения напряжения на нагрузке, а напряжение Uкэ соответственно

↓ся. =>

Зависимости между мгновенными значениями напряжений и токов в цепях УЭ при

наличии в этих цепях внешних сопротивлений называется

нагрузочными

характеристиками.

Вых.

динамическая характеристика представляет собой зависимость вых.

тока УЭ

от его вых.

напряжения при наличии сопротивления нагрузки в вых. цепи. Динамическая

характеристика,

построенная

на

статических

выходных

характеристиках

УЭ

в

соответствии

с

(2)

,

называется

нагрузочной

характеристикой УЭ.

Различают

нагрузочные линии для постоянного и переменного токов.

Построим нагрузочную линию постоянного тока для бип. VTa

, собранного по

схеме с ОЭ. Уравнение нагрузочного режима для этого случая имеет вид уравнения

(2).

Представим уравнение (2)

как зависимость Iк = f(Uкэ).

IкRк = Eк – Uкэ

,

Iк = (Eк – Uкэ)/Rк

(3)

Уравнение

(3)

является уравнением прямой линии,

которую

можно

построить по двум точкам А и В, отложенным на осях координат (рис. 5). Точку А на оси

абсцисс получим, приравняв

Iк

к 0.

При этом напряжение

Uкэ = Ек.

Точку В на оси

ординат получим при

Uкэ = 0.

В этой точке I= Eк / Rк.. Проведенная через эти точки

прямая является нагрузочной линией по постоянному току для

бип. VTa в схеме с ОЭ.

Нагрузочная прямая позволяет

определить

для

каждого

значения тока

Iк

соотв-ие ему

значения

Uкэ

при

данном

сопротивлении нагрузки

Rк

и

ЭДС источника питания Ек.

Аналогично

строят

нагрузочные

прямые

для полевого

VTa и эл.

лампы.

Угол

наклона

нагрузочной

прямой

к

оси

абсцисс

φ

определяется

сопротивлением

нагрузки

(рис.6)ctg φ

= Rн = Ек/ Iк

Точка пересечения нагрузочной прямой со статической вых.

характеристикой,

построенной при постоянном Uвх, равном напряжению смещения для

полевых транзисторов, а для бип. транзисторов при вх. токе, равном току

смещения, является точкой покоя M

в

семействе

вых.

характеристик

усилительного

элемента.В

точке

покоя

определяются соответственно ток покоя и

напряжение

покоя.

Если в

схеме

У

цепи

переменного

и

постоянного

токов на выходе

разделяются,

то нагрузка УЭ по постоянному и

переменному

токам будет различной.При

построении

нагрузочных

характеристик

для

переменного тока надо учитывать наличие

реактивных

элементов

–

емкостей

и

индуктивностей

в схеме,

т.е.

то,

что

в общем

случае сопротивление нагрузки комплексное:

Uуэ = E – Iвых · Žн

(4)

Однако

сопротивление

нагрузки

подбирают

обычно так, чтобы можно было пренебречь влияние

реактивных сопротивлений не общееэквивалентное

сопротивление.

В этом случае нагрузку по

переменному току допустимо считать активной.

Например на рис. 7

конденсатор Ср разделяет пути

постоянной и переменной составляющихвых.

тока,

так

как

для

постоянной

составляющей

сопротивление

Xс

близко

к

∞.

В данной

схеме

нагрузкой для постоянного тока является Rк,

а для

переменного

–

результирующее сопротивление при параллельном соединении Rк и Rн.

R~= Rк·Rн/ (Rк + Rн)

Очевидно,

что

сопротивление

R~

меньше,

чем

Rк,

и поэтому уравнение

нагрузочного режима и линии нагрузочного режима для постоянного и переменного токов

будут отличаться между собой. При активном характере сопротивления нагрузки , линия

нагрузочного режима для переменного тока также будет прямой. Эта прямая обязательно

(будет) пройдет

через точку покоя М (рис. 5),

так как в отсутствие с-ла в режиме покоя

вых. ток Iк = Iко.

При подаче на выход транзистора вместе с постоянным напряжением смещения

переменного напряжения с-ла Uвх

= Uвхm· sinωt, ток в вых. цепи будет меняться в такт с

изменением входного с-ла.

При этом вых. ток iвых будет представлять собой сумму двух

токов – постоянного Iко и переменного iк = Iкm · sinωt:

iвых

= Iко + Iк · sinωt

Выходное напряжение также будет меняться в зависимости от мгновенного

значения переменной составляющей выходного тока, и уравнение нагрузочного режима

можно представить следующим образом:

Uкэ = Eк – (IкоRн + iн R~) = (E – IкоRн) – iк R~ = Uкэо – iк R~

Точка М является общей для обеих нагрузочных прямых. Вторую точку С найдем

на оси токов,

взяв

Uкэ

= 0. В этой точке

Uкэо = iк

R~

и, следовательно, мгновенное

значение переменной составляющей iк = Uкэо/ R~.

I = Iко + Uкэо/ R~.

Нагрузочная прямая переменного тока СД проходит под большим углом к оси

напряжений,

чем нагрузочная прямая постоянного тока АВ. Если сопротивление Rн>>Rк,

MAXБ

Б0

I

I

MAXК

0К

I I

IКMIN