Моделирование выходных характеристик и построение нагрузочной прямой

С помощью семейства выходных характеристик определяем положение рабочей точки, обеспечивающей работу транзистора в режиме класса А соответствующей ей координаты: Uкэ, Iб, Iк.

Соберём схему с общим эмиттером, показанную на рис. 2.1. Выходная характеристика снимается при постоянном токе базы. Изменяя напряжение U_кэ, регистрируем значения I_к.

Рис 2.1. Схема для снятия выходных статистических характеристик

Параметры изменения источника питания и зависимость для снимаемой характеристики представлены на рис. 2.2 и рис. 2.3 соответственно.

Рис. 2.2 Параметры изменения источника питания

Рис.2.3 Зависимость для снимаемой характеристики

На рис. 2.4 показаны выходные характеристики при разных значениях I_б.

Рис 2.4 Выходные характеристики транзистора с нагрузочной прямой.

На семействе выходных характеристик строим нагрузочную прямую для определения координаты рабочей точки, соответствующей выбранному режиму работы.

Для этого, при выбранном классе работы усилителя А, определяем координату точки на оси напряжения U_к, рис. 2.4 при полностью закрытом транзисторе.

В этом случае сопротивление перехода транзистора коллектор-эмиттер источника питания 22 В. Это будет первая точка нагрузочной прямой.

Для получения второй точки (по оси тока коллектора) I_к на выходной характеристике, полагают, что транзистор полностью открыт.

В этом случае ток, протекающий через переход эмиттер-коллектор максимален, поскольку сопротивление перехода Э-К минимально (практически равно 0).

Тогда ток коллектора в этом случае:

Эта точка является второй для построения нагрузочной прямой.

Таким образом, соединив эти точки получим прямую, пересекающую семейство кривых для различных токов. Выбрав середину этой прямой (длина отрезка между полученными точками делится пополам), определяем координату этой точки. Координата этой точки определяется током I_к по оси коллекторного тока и напряжением U_кэ.

Эти точки и определяют параметры напряжения покоя и тока покоя в рабочей точке, определяющей класс А работы усилительного элемента.

В частности, получим напряжение коллектор-эмиттер покоя:

и ток коллектора покоя I_кп ⁼5,2337 мА.

Рабочая точка в семействе выходных характеристик позволяет определить значение базового тока, определяющего параметры покоя транзистора. Для рассматриваемого случая этой рабочей точке соответствует базовый ток I_бп =24,44 мкА.

Таким образом, исходя из построений выходных характеристик с нагрузочной прямой, мы выбрали рабочую точку транзистора, определяющую класс А работы транзистора и определили необходимые параметры покоя транзистора:

U_кэп =11 B, I_кп =5.2337 мА, I_бп =24,44 мкА.