Нелинейный анализ транзисторов

Рассмотрим зависимость коллекторного тока от напряжения на базе. Ток коллектора будет повторять зависимость тока базового перехода от напряжения, но увеличенного в раз.

На рис. 2 эта зависимость представлена в пунктирном виде.

Рис. 2.

Для упрощения анализа представит нелинейную зависимость в виде двух линейных прямых. Одна линейная зависимость имеет крутизну , крутизна закрытого периода равна нулю. Напряжением, которое определяет границу областей, назовем напряжением отсечки. Она равна барьерной разности потенциалов.

.

Рассмотрим в графическом виде реакцию транзистора, когда на его вход опдается гармонический сигнал большой амплитуды.

Рис.3.

На выходе транзистора в режиме большого сигнала имеет последовательность косинусоидальных импульсов. Временная функция тока может быть получена из построений (рис.3)

(8)

в пределах

Параметр - это угол косинуса, при котором транзистор переходит в режим работы с крутизной .

Из рис. 3 следует, что

Вычисление амплитуды гармонического тока на выходе коллектора осуществляется прямым преобразованием Фурье:

(9)

В результате подстановки (8) в (9) первая гармоника тока может быть найдена с помощью коэффициентов:

(10)

При угле отсечки мы имеем чисто линейный режим, следовательно, предельное значение равно 1, при угле отсечки, например, равном , =0,5.

Для расчета конечного каскада усилителя мощности, где важна максимальная мощность, которую может обеспечить транзистор, необходима связь амплитуды первой гармоники коллекторного тока и предельно-допустимым током транзистора. Максимальный ток коллектора (рис.3), в соответствии с функцией (8), равен:

(11)

Заменяя в (10) на , получаем:

, где

Анализ коэффициентов и показывает, что если максимальный устанавливает при 180°, то максимальное значение =0,7 устанавливается при угле отсечки 120°.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

ВАРИАНТ 1

1. Рабочая частота равна 0,1 . Каким элементом эквивалентной схемы транзистора можно пренебречь при анализе:

а) б) в)

2. Известны: =50; на частоте 100 Мгц. Чему равна частота ?

а) 1 МГц б) 2 МГц в) 3 МГц г) 4 МГц

3.Необходимо рассчитать усилитель мощности на максимальную мощность транзистора Указать коэффициенты разложения коллекторного тока, при вычислении первой гармоники..

а) , , без коэффициентов.

ВАРИАНТ 2

1. Рабочая частота равна . Каким элементом эквивалентной схемы транзистора можно пренебречь при анализе:

а) б) в) в)

2. Известны: =50; на частоте 100 Мгц. Определить :

а) 2 МГц б) 4 МГц в) 5 МГц) 10 МГц

3. При каком угле отсечки амплитуда первой гармоники больше?

а) 90°; б) 120°; в) 180°; г) 360°

ВАРИАНТ 3

1. Рабочая частота равна . Каким элементом схемы транзистора можно пренебречь:

а) б) в) г)

2. Известны: =100; на частоте 100 Мгц. Определить :

а) 1 МГц б) 2 МГц в) 3 МГц г) 4 МГц

3. Какой угол отсечки соответствует режиму работы транзистора в классе А?

а) 90°; б) 120°; в) 180°; г) 360°

ВАРИАНТ 4

1. Рабочая частота равна 1 ГГц. Какой элемент схемы транзистора можно не учитывать:

а) б) в) г)

2. Известны: предельная частота равна 0,5 Мгц, =10. Чему равна частота :

а) 10 МГц б) 5 МГц в) 0,5 МГц г) 0,05 МГц

3. Какой угол отсечки соответствует режиму малого сигнала?

а) 10°; б) 90°; в) 120°; г) 180°

ВАРИАНТ 5

1.Какой параметр транзистора определяет предельную частоту?

а) б) в) г) д)

2. Известны: предельная частота равна 10 Мгц, =50. Чему равна частота :

а) 0,1 МГц б) 0,2 МГц в) 10 МГц г) 500 МГц

3. Какую часть амплитуды коллекторного тока составляет ток первой гармоники при угле отсечки 90°?

а) 1; б)0,5; в) 0,25; г) 0.

ВАРИАНТ 6

1. Рабочая частота 10 МГц. Известны предельные частоты транзисторов. Выберете себе транзистор:

а) 10 МГц б) 100 МГц в) 1000 МГц г) 2000 МГц

2. Известны: =50, . Чему равна предельная частота :

а) 10 МГц б) 50 МГц в) 100 МГц в) 100 МГц

3. При каком угле отсечки амплитуда первой гармоники коллекторного тока больше?

а) 90°; б) 180° в) 360°

ВАРИАНТ 7

1. Рабочая частота 100 МГц. Известны предельные частоты транзисторов. Выберете себе транзистор:

а) 50 МГц б) 100 МГц в) 4000 МГц

2. Известны: =40, на частоте 200 МГц. Чему равна частота :

а) 10 МГц б) 25 МГц в) 50 МГц г) 100 МГц

3. Эмиттерный переход в течение периода колебания открыт. Чему равен угол отсечки?

а) 0°; б) 90°; в) 180°

ВАРИАНТ 8

1. На какой из названных частот коэффициент усиления тока равен единице?

а) ; б) ; в)

2. Известны: =100, на частоте 500 МГц. Чему равна предельная частота?

а) 100 МГц б) 500 МГц. в) 1000 МГц,г) 2000 МГц

3. Эмиттерный переход половину периода открыт. Чему равен угол отсечки?

а) 45°; б) 90°; в) 180°

ВАРИАНТ 9

1. Рабочая частота 5 МГц. Известны предельные частоты транзисторов. Выберете транзистор:

а) 5 МГц б) 50 МГц в) 500 МГц

2. Известны: =200, на частоте 400 МГц. Чему равна частота предельная частота:

а) 400 МГц б) 1000 МГц в) 2000 МГц

3. При каком угле отсечки эмиттерного перехода полностью отсутствует постоянная слагающая тока?

а) 0°; б) 90°; в) 180°.