Нелинейные трехполюсные резистивные элементы . 2 страница

Запишем уравнение по 2-му закону Кирхгофа для выходного контура: или . Мы уже строили похожую функцию (см. рис.1.23). В данном случае проводим нагрузочную прямую через две точки: и . Из множества точек пересечения этой прямой с выходной характеристикой, выбираем точку для которой . Это точка Р2. Данной точке соответствует ток базы 20 мкА. Переходя на входную характеристику, получаем, чтобы обеспечить такой ток базы необходимо подключить базовую эдс (Е_Б) величиной 0,65 В (точка Р1). Проведем ряд оценочных расчетов.

1. Входное сопротивление: 32500 Ом

2. Коэффициент усиления по току:

3. Выходное сопротивление:

Для большего понимания сути работы транзистора рассмотрим две схемы питания резистивной нагрузки. На рис.1.57 показана схема питания нагрузки (R_Н) с помощью делителя напряжения (R₁ и R₂). На рис.1. 59 делитель заменен транзистором.

Рис.1.57 Питание нагрузки с помощью резистивного делителя

Проведем графический расчет схемы. В режиме холостого хода (), запишем уравнение по 2-ому закону Кирхгофа: или . На рис.1.58 проведено графическое решение последнего уравнения, подобное решению на рис.1.23. Значения тока и напряжений в схеме будут определяться точкой пересечения ВАх R₁ и прямой «А»-точкой .

Рис.1.58 Графический расчет резистивного делителя напряжения

Подключим нагрузку величиной . Так как резистор нагрузки и резистор , соединены параллельно, то их общее сопротивление . Тогда, прямая «А» перейдет в положение «А1», так как увеличится значение тока и значения тока и напряжений в схеме будут определяться точкой пересечения ВАх R₁ и прямой «А1»-точкой . В результате напряжение на выходе делителя упадет на величину . Таким образом, меняется величина нагрузки, меняется напряжение на ней. Часто это крайне нежелательное явление. Представьте себе, что у себя дома Вы включили одну лампочку- темно, потом другую, а они светят все более тускло. Очевидно, требуется сделать так, чтобы при изменении величины нагрузки напряжение на ней оставалось постоянным или практически постоянным. Внимательно рассмотрим еще раз построения на рис.1.58. Как правило, трудно влиять на величину нагрузки. Да, это довольно часто и невозможно. Поэтому влиять на наклон нагрузочной характеристики (прямая «А1») мы не можем. С другой стороны, чтобы , необходимо изменить наклон ВАх резистора , таким образом, чтобы точка при изменении нагрузки перемещалась не в точку а в точку . Это означает, что с изменением тока протекающего по резистору должна меняться величина самого резистора. Другими словами резистор надо сделать регулируемым. Но, ведь биполярный транзистор это как раз и есть, по сути, переменное сопротивление управляемое током базы. Поэтому заменим делитель напряжения на биполярный транзистор (рис.1.59).

Рис.1.59 Схема питания нагрузки через транзистор

Проведем анализ работы схемы. Электронные схемы часто внешне крайне сложны. Со временем и при наличии желания, у Вас обязательно появится опыт «чтения» этих схем. Во-первых, выделайте главные элементы, ради которых и создана схема. В данном случае- это нагрузка которая получает энергию от источника эдс. С нагрузкой последовательно соединен транзистор, следовательно, ток коллектора- это ток нагрузки. Во-вторых, все время пытайтесь использовать законы Ома и Кирхгофа. В данном случае, обойдя внешний контур, запишем уравнение по 2-ому закону Кирхгофа:

или

В третий раз нам надо решить последнее уравнение. На рис.1.60 проделаны соответствующие построения. Так как транзистор включен по схеме с общим эмиттером, то взяты соответствующие выходные характеристики.

Рис.1.60 Разные нагрузки транзистора	Рис.1.61 Входная характеристика

Если и ток базы , то значения тока и напряжения нагрузки будут определятся положением точки . Само значение тока базы, можно найти используя входную характеристику транзистора (рис.1.61). Чтобы ток базы равнялся , необходимо создать напряжение . Для этого используют делитель напряжения, состоящий из резисторов и . В первом приближении, если пренебречь током базы, то . Теперь изменим величину нагрузки. Если взять , то рабочая точка переместится в точку , если , в точку . И в том, и другом случае, при изменении нагрузки, напряжение на нагрузке меняется. Поставленная цель стабилизации напряжения не достигнута. Вот если бы при рабочая точка перемещалась в точку (рис.1.60), то желаемая цель была бы достигнута. Для этого, необходимо при уменьшении нагрузки увеличивать ток базы, а при увеличении нагрузки уменьшать. Чтобы понять, как этого можно достичь, рассмотрим распределение потенциалов в схеме по рис.1.59. Примем потенциал шины (). Потенциал узла 2 будет все время равен , а поэтому в этой схеме и ток базы постоянный, так как напряжение при . Обратим внимание на потенциал точки 3 (рис.1.59). Если нагрузка уменьшается, то при фактически постоянном токе коллектора (точки , и расположены на одном уровне), уменьшается падение напряжение на нагрузке, следовательно, потенциал точки 3 падает. Используем это обстоятельство – в этом суть искусства схемотехники. Подключим делитель к точке 3 (рис.1.62).

Рис.1.62 Простейший стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе

В полученной схеме, при уменьшении величины нагрузки, ток нагрузки должен вырасти, а вот потенциал узла 3 уменьшится, так как с ростом тока нагрузки растет ток коллектора, соответственно растет напряжение (рис.1.60), а напряжение падает. Следовательно, уменьшается ток в делителе . В соответствии с законом Ома уменьшается падение напряжения на резисторе , уменьшается величина потенциала точки 4: , но возрастает напряжение . В соответствии с входной характеристикой транзистора должен расти ток базы. А это как раз и требовалось. Но, попадет ли точка в точку (рис.1.60) это еще большой вопрос. Чтобы этого достичь, применяются различные по сложности схемные решения по изменению тока базы в нужном направлении. При этом, добиваются, чтобы при изменении величины нагрузки в широком диапазоне, величина была как можно меньше. На рис.1.63 показана схема стабилизатора напряжения. Попытайтесь разобраться в назначении элементов в схеме. Достаточно подробно ее работа рассмотрена (Л.8).

Рис.1.65 Стабилизатор напряжения

Читатель! Прежде чем двигаться дальше, проверьте себя. На рис.1.66 показан усилитель на биполярном транзисторе в режиме покоя. Готовы ли Вы ответить на следующие вопросы:

	Параметры схемы
EК=15 В
R1=1,8 кОм
R2=13,2 кОм
RК=3,5 кОм
RЭ=0,5 кОм
V1=8 В
Рис.1.66 Усилитель в режиме покоя

№	Вопрос
	Назовите тип транзистора
	Чему равен потенциал узла 2.
	Чему равен ток коллектора
	Чему равен ток эмиттера
	Чему равен потенциал эмиттера
	Чему равно напряжение
	Чему равен приблизительно ток делителя IД2
	Чему равен приблизительно ток делителя
	Чему равно напряжение

На отмеченные вопросы, ответы приведены ниже.

№ вопроса	Ответ	№ вопроса	Ответ
	15 В=ЕК
	2 mA		1 mA
	2,02 mA		980 µА
	1 В		0,8 В

Дата добавления: 2014-11-28