Анализ работы усилителя

Анализ усилителя проводят с помощью ВАХ транзистора: входной и выходной.

При работе усилителя ставится задача не только усилить сигнал, но и передать его без искажения формы. Для этого необходимо построить переходную характеристику.

Построение переходной характеристики Ik=f(Iб)

Режим покоя Uвх=0

1. Составляем уравнение по II закону Кирхгоффа для коллекторной цепи

Ukэ= Еk-RkIk

По этому уравнению строим прямую MN- нагрузочную прямую-«линию нагрузки» - (ВАХ- Rk)

Строиться прямая по двум точкам:

Режим хх: обрыв Ik=0; Ukэ= Еk

Режим кз: Ukэ= 0; Еk=RkIk

Пересечение линий нагрузки с выходными характеристиками определяют ток коллектора Ikи напряжение коллектор-эмиттер Ukэ при любом токе базы Iб.

Rkвыбирают исходя из требуемого усиления входного сигнала, т.е. с помощью Rk задают коэффициент усиления усилителя, не забывая об ограничениях: Ukэ maxIkmanРkmax

Rkобычно составляет 2-5 кОм для транзисторов малой мощности

Определяем точку покоя транзистора:

Uкэп≈Ek/2 Iкп≈ Ek/2Rk

Iбп≈ Iкп/ h21

Uбэп≈0,3 В для Ge

Uбэп≈0,65 В для Si

Режим покоя обеспечивается сопротивлением резистора Rб:

согласно 2-му закону Кирхгофа для входной цепи Uбэ= Еk-RбIб

Rб=(Еk-Uбэп)/ Iбп≈Еk/ Iбп, так как Еk >> Uбэп

На переходной характеристике выбирается линейный участок ав на нем сигнал передается из входной цепи в выходную без искажений.

2. Режим рабочий

Uвх≠0

Uвх= Rвхiвх iвх≈Iб => Uбэ= Uбэп+ uвх это вызывает пульсации тока базы и тока коллектора:

Iб= Iбп+iБ и Iк= Iкп+iк

Пульсации выходного напряжения Uкэ= Uкэп+ uкэ Uвых=- Rкiк

Конденсатор С2задерживает постоянную составляющую коллекторного напряжения и пропускает в нагрузочное устройство только переменную составляющую uкэ- которая является выходным напряжением усилителя.

Если uвх, iк, iб укладываются в линейные участки входной и переходной характеристик, то форма выходного сигнала будет без искажений и соответствовать форме входного сигнала.

Основным качественным показателем любого усилителя является вносимое в процессе его работы искажение сигнала. Различают частотные и нелинейные искажения сигнала.

Нелинейные искажения образуются за счет наличия в усилителях элементов с нелинейными характеристиками. Они связаны только с амплитудой входного сигнала.

Диапазон изменений входных напряжений усиливаемых без искажений определяют с помощью амплитудной характеристики АХ усилителя участок (0n).

Прямая - линейная часть АХ можно определить Kyc=Uвых/Uвх

На участке hk AX нелинейна, коэффициент усиления Kycуменьшается.