Выходная динамическая характеристика.

Построение начнем с исходного режима. В этом режиме напряжение сигнала отсутствует, а схема замещения выходной цепи соответствует рис. 3.*.

Рис. 3.*. Схема замещения выходной цепи.

Здесь E_к – напряжение питания коллекторной цепи; R_к0 – сопротивление нагрузки коллекторной цепи для постоянного тока; R_вых – выходное сопротивление транзистора.

Очевидно, что

E_к=i_кR_к0+u_кэ. (3-*)

В уравнении два неизвестных – i_к и u_кэ. Это объясняется тем, что u_кэ=iR_вых, в то время как R_вых является нелинейным параметром, зависящим от положения РТ на поле характеристик.

Для определения этих неизвестных используем дополнительно графически заданную зависимость i_к=F(u_кэ), представляющую собой статическую характеристику транхистора для выбранного тока смещения базы I_б0 (рис. 3.*). Уравнение (3.*) и зависимость i_к=F(u_кэ) будем разрешать совместно графически. Для этой цели представим уравнене (3.*) в виде

,

из которого следует, что при R_к0=const (линейное сопротивление нагрузки) оно является уравнением прямой, не проходящей через начало координат.

Эту прямую удобно построить по двум следующим точкам:

а) точка i_к=0, для которой u_кэ=E_к;

б) точка u_кэ=0, для которой i_кэ=E_к/R_к0.

Построив по этим точкам рассматриваемую прямую (прямая 1 рис. 3.*), получаем искомое решение как точку ее пересечения со статической характеристикой i_к=F(u_кэ), при i_к=I_б0.

Рис. 3.*. Статическая характеристика транзистора для выбранного тока смещения бызы I_б0.

Полученная прямая представляет собой выходную динамическую характеристику (ДХ) каскада по постоянному току, поскольку она построена, исходя из сопротивления нагрузки коллекторной цепи по постоянному току. Указанная ДХ позволяет найти падение напряжения U_R0=ctgφ₀, где φ₀, – угол наклона ДХ по отношению к отрицательному направлению оси абсцисс, который может быть определен как

.

Напряжение, приложенное в исходном режиме к выходным электродам транзистора, U_кэ0=E_к−U_R0=E_к−I_к0R_к0. Пари R_к0=0 (режим короткого замыкания или статический режим) φ₀=π/2. При R_к0=∞ (режим холостого хода) φ₀=0, и ДХ совпадает с отрицательным направлением оси абсцисс.

При конечных значениях R_к0 угол наклона ДХ 0< φ₀< π/2, причем φ₀ тем меньше, чем больше R_к0.

Построение выходной ДХ для переменного тока производится, исходя из сопротивления нагрузки коллекторной цепи R_к~ для переменного тока, так что для этой характеристики

.

В некоторых случаях R_к~=R_к0 (резистивный каскад).

Учитывая изменения тока базы, вызываемые напряжением сигнала и находя точки пересечения выходной ДХ каскада для переменного тока со статическими характеристиками транзистора при различных токах базы, можно получить действительные изменения коллекторного тока, происходящие под действием сигнала при заданных значениях сопротивления R_к~, питающего напряжения E_к и изменениях тока базы i_б.

Очевидно, что изменяясь, коллекторный ток i_к при i_б= I_б0 должен проходить через свое исходное значение I_к0. Следовательно, выходные ДХ по переменному и постоянному токам должны пересекаться в исходной рабочей точке (ИРТ) А (рис.3.*).

На рис.3.* прямая 2 представляет собой ДХ для переменного тока, относящаяся к случаю R_к~<R_к0. Точки ее пересечения со статическими характеристиками транзистора для различных значений i_б определяют изменения коллекторного тока в динамическом режиме.

Следует сказать, что величина угла φ_~, получаемая на диаграмме, зависит от масштабов, принятых в ней для тока (m_i мА/мм) и для напряжения (m_u В/мм), и действительная величина этого угла может быть найдена из выражения

,

где выражено в кОмах.