Nastavení a stabilizace pracovního bodu tranzistoru - Rozbor činnosti zesilovače z charakteristik
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOC.
22.Nastavení a stabilizace pracovního bodu tranzistoru
Rozbor činnosti zesilovače z charakteristik
Předpokládejme zapojení zesilovače podle obr.
Kondenzátory Cv1 a Cv2 oddělují stejnosměrné složky signálu a pro stejnosměrný proud mají nekonečně velký odpor.
Pracovní bod určují pouze rezistory v kolektoru, emitoru a bázi. Po připojení střídavého signálu přejde obvod z klidového do dynamického stavu.
Pro střídavý signál se změní zapojení na:
Odpor Rb je pro střídavý signál zapojen paralelně k odporu Rg. Odpor Rc je paralelně spojen se zátěží Rv.
Zesilovač pracuje do zátěže
Na str.2 je uvedena soustava charakteristik použitého tranzistoru. V prvním kvadrantu je soustava výstupních charakteristik, ve třetím kvadrantu je vstupní charakteristika.
Pro stejnosměrné (klidové) signály lze napsat rovnici:
Protože IB « IC lze psát IE = IC. Výše uvedená rovnice přejde na tvar . Tato rovnice vyjadřuje statickou zatěžovací přímku, kterou lze zakreslit do soustavy výstupních charakteristik. Přímka je dána dvěma body :
1) při UCE = 0 je na ose proudu bod
2) při IC = 0 je na ose napětí bod UCC = UCE = 12V.
Na zatěžovací přímce zvolíme pracovní bod P. Tomuto bodu odpovídají veličiny . V tomto bodě se nachází tranzistor, když nepřivádíme na vstup žádný střídavý signál.
Pro střídavé signály platí schéma uvedené na druhém obrázku. Emitorový odpor je zkratován emitorovým kondenzátorem a rovněž kondenzátor CV2 představuje pro střídavý signál zkrat. Zatěžovacím odporem tranzistoru pro střídavé signály je odpor
Dynamická zatěžovací přímka pro střídavé signály musí procházet pracovním bodem P se směrnicí . Je to tedy přímka, daná bodem a směrnicí a pro ní platí rovnice : . Odtud pro IC0 vypočteme bod na ose napětí, kterým musí tato přímka rovněž procházet: .
Nyní lze přenést dynamickou zatěžovací přímku pravoúhlým promítáním do druhého kvadrantu. Na ní lze rovněž vyznačit pracovní bod tranzistoru a tento dále přenést i na charakteristiku vstupní. Ze vstupní charakteristiky odečteme, že v pracovním bodě je klidový proud do báze IB0 = 17,5µA a napětí UBE0 = 0,54V.
Pro vstupní obvod tranzistoru platí tedy rovnice:
Pro IE = IC + IB = 6 + 0,017 = 6,017 mA dostaneme vztah pro odpor do báze . Byl tedy zvolen odpor RB = 560kΩ.
Z uvedeného obrázku je vidět, že pro ∆UBE = 20mV je změna vstupního proudu ∆IB = 5μA. Tomu odpovídá změna výstupního proudu ∆IC = 1,6 mA a změna výstupního napětí ∆UCE = 1V.
Napěťové zesílení sledovaného stupně je a proudové zesílení . Výkonové zesílení .
Z uvedeného obrázku je také vidět, že vstupní proud je s výstupním proudem ve fázi a výstupní napětí je v protifázi k napětí vstupnímu (když vstupní napětí roste do kladných hodnot, výstupní napětí klesá).