8.2. Расчёт нелинейных резистивных цепей по постоянному току
Графические зависимости токов и напряжений нелинейных радиоэлементов резистивного типа называются вольтамперными характеристиками, как и у линейных резисторов. Для двухполюсных радиоэлементов в справочных данных приводятся входные ВАХ, а для четырёхполюсных – могут приводиться входные, выходные, переходные ВАХ.
При расчёте нелинейных цепей по постоянному току для выбранной рабочей точки на вольтамперных характеристиках по законам цепей определяются номиналы резисторов, задающих эту рабочую точку. В дальнейшем на цепь могут подаваться , в общем случае, переменные сигналы, т.е. в этом расчёте используются "статические" параметры нелинейного элемента.
Расчёт по постоянному току для одной рабочей точки является расчётом "линейной" цепи и проводиться непосредственно по схеме электрической принципиальной, без составления схемы замещения. Фрагмент принципиальной электрической схемы усилителя, а также входные м выходные ВАХ приведены на рисунке 8.1, а, б, в. ( транзистор – КТ301 ).
Iб,мА
Uкэ=5В
+
0,10
0,075
0,05
0,025
0,5 0,7 0,9 1,0 Uбэ,В
а) б)
Iк,мА
2,5 0,125
2,0 0,1
1,5 0,075
1 0,05
0,5 Iб = 0,025 мА
2,5 5 7,5 10 Uкэ, В
в)
Рис. 8.1
Для обоснованного расчёта необходимо иметь представление о некоторых сведениях по транзисторной электронике:
усилитель собран по схеме "общий эмиттер" (эмиттер подключен к общему проводу) на транзисторе биполярном n-p-n типа;
с огласно системе обозначений полупроводниковых приборов, обозначение КТ301А несёт следующую информацию: материал полупроводника- кремний (К), тип прибора- транзистор биполярный (Т), мощность и частотные свойства- маломощный высокочастотный (3), номер разработки (1), подгруппа транзисторов данного типа по разбросу параметров (А);
большинство усилителей проектируется для работы в активном (усилительном) режиме, при котором эмиттерный переход открыт и заряды инжектируются в область базы, а коллекторный- закрыт и втягивает основную часть пришедших в базу "чужих" носителей заряда в коллектор (ток эмиттера равен сумме токов коллектора и базы). Полярность источника питания на рис 8.1 обеспечивает активный режим.
Для показанной на рис. 8.1 б, в рабочей точки "В" номиналы резисторов при известном напряжении источника питания определяются по закону Кирхгофа:
E = Ik(в)R2 + Ukэ(в) , (8.1)
E = Iб(в) R1 + Uбэ(в) . (8.2)
Например, при = 10 В, = 5 кОм- сопротивление в цепи коллектора, = 185 кОм- сопротивление в цепи базы. Расчёты подобных цепей по постоянному току могут проводиться без ВАХ, приближённо. В этом случае в выражении (8.1) выбираются две величины (планируемый режим работы) для определения одной неизвестной. Затем определяется необходимый для этого режима базовый ток
, (8.3)
где - справочный коэффициент усиления транзистора по току. На последнем этапе по выражению (8.2) определяется сопротивление в цепи базы, причём напряжение "база - эмиттер" может быть выбрано приближённо соответствующим типовому режиму (для германиевых транзисторов – 0.4 В, для кремниевых – 0.6 В).
- Электрические цепи.
- Анализ и синтез
- Учебное пособие
- Омск – 2004
- Содержание
- Список обозначений и сокращений
- 1. Основные задачи теории электрических цепей. Основные законы и теоремы
- 1.1. Общие сведения
- 1.2. Реальные радиоэлементы и их идеализированные модели
- 1.3. Схемы замещения реальных элементов моделями
- 1.4. Классификация электрических цепей
- 1.5. Законы и теоремы электрических цепей
- Контрольные задания
- 2. Анализ линейных цепей постоянного тока в установившемся режиме по эквивалентным схемам
- Общие сведения и математический аппарат
- 2.2. Методы анализа, использующие преобразования сопротивлений
- 2.3. Методы анализа, использующие законы Кирхгофа
- 1.4. Методы анализа, использующие теоремы цепей
- 2.5. Дополнительные преобразования и расчеты
- 2.6. Контрольные задания
- 3. Анализ линейных цепей гармонического тока в установившемся режиме по эквивалентным схемам. Общие принципы анализа
- 3.1.Общие сведения и математический аппарат
- 3.2. Анализ цепей гармонического тока методом векторных треугольников
- Анализ линейных цепей гармонического тока с использованием комплексного преобразования (методом комплексных амплитуд)
- Конкретные методы анализа с использованием комплексных амплитуд сигналов. Принцип анализа
- Мощность в цепи гармонического тока
- Контрольные задания
- 4. Комплексные частотные характеристики линейных электрических цепей. Колебательные контуры
- 4.1. Общие сведения и математический аппарат
- 4.2. Анализ частотных характеристик электрических цепей 1-го и 2-го порядка
- 4.3 Резонансные явления в электрических цепях
- 4.4. Последовательный колебательный контур
- Из (4.28) следуют условия для граничных частот полосы пропускания
- 4.5. Параллельный колебательный контур первого (основного) вида
- 4.6. Параллельные колебательные контуры второго, третьего и общего видов
- 4.7. Контрольные задания
- 5. Линейные электрические цепи с негальваническими связями при гармоническом воздействии
- 5.1. Общие сведения и математический аппарат
- 5.2. Анализ электрических цепей с автотрансформаторной связью
- 5.3. Анализ эквивалентной схемы линейного трансформатора с апериодическими нагрузками
- Выражение (5.17) с учетом выражений (5.15), (5.16) преобразуется к виду
- 5.4. Анализ колебательных контуров с трансформаторной связью
- 5.5. Контрольные задания
- 6. Линейные электрические цепи при сложных периодических воздействиях
- 6.1. Общие сведения и математический аппарат
- 6.2. Анализ спектра импульсной последовательности
- 6.3. Анализ линейной цепи при сложном периодическом воздействии
- 6.4. Контрольные задания:
- 7. Переходные процессы в линейных электрических цепях (анализ импульсных воздействий)
- Общие сведения и математический аппарат.
- 7.1. Классический метод анализа переходных процессов в линейных электрических цепях
- 7.3 Частотный метод анализа переходных процессов в линейных электрических цепях
- 7.4. Операторный метод анализа переходных процессов в линейных электрических цепях.
- 7.5. Временной метод анализа переходных процессов
- 7.6 Дифференцирование и интегрирование сигналов электрическими цепями
- 7.7 Контрольные задания
- 8. Введение в анализ нелинейных электрических цепей в установившемся режиме
- 8.1. Общие сведения и математический аппарат
- 8.2. Расчёт нелинейных резистивных цепей по постоянному току
- 8.3. Анализ нелинейной цепи в режиме "малых" переменных сигналов
- 8.3. Аппроксимация вах нелинейных резистивных радиоэлементов
- Принцип составления и решения нелинейных уравнений
- 8.5. Анализ спектра выходного сигнала в нелинейных электрических цепях
- Контрольные задания
- 9. Анализ электрических цепей в установившемся режиме методами теории линейных четырехполюсников
- 9.1. Общие сведения и математический аппарат
- 9.2. Системы уравнений линейных четырехполюсников
- 9.3. Расчёты первичных параметров четырёхполюсников по эквивалентным схемам
- Соединение простых четырёхполюсников в сложные. Обратные связи в активных четырёхполюсниках
- Контрольные задания:
- 10. Синтез линейных электрических цепей
- 10.1. Общие сведения.
- Коэффициенты передачи фильтров:
- 10.2. Синтез фильтров по характеристическим параметрам
- 10. 3. Синтез фильтров по рабочим параметрам
- Решение. Выберем для аппроксимации выражение
- 10. 4. Контрольные задания
- Библиографический список.
- Приложения