Обеспечение рабочей точки

В самом общем случае рабочую точку транзистора можно задать с помощью резисторов и источников э.д.с постоянного тока, включенных в цепи электродов транзистора. Эквивалентная схема такой цепи показана на рис.1.2. Полярность источников смещения, а также направления токов взяты для p–n–p–транзистора. Постоянное падение напряжения на эмиттерном переходе заменено эквивалентным генератором .

Рассмотрим входной контур. По закону Кирхгофа (обход по току базы из точки ):

Заменив ток эмиттера по формуле получим:

Обобщенная эквивалентная схема усилительного каскада на постоянном токе

В этой формуле есть "неудобное" напряжение

, которое невозможно измерить. Но его можно вычислить, если взять напряжение между базой и эмиттером:

. Откуда

Подставим в основное выражение и найдем ток базы:

Обозначим:

; ; .

Получим:

Из выражения видно, что ток базы состоит из двух составляющих – тока базовой цепи входного контура и части тока коллектора. - коэффициент токораспределения базы, показывающий, какая часть тока коллектора ответвляется в базу. Подставим ток базы в формулу тока коллектора :

Откуда

и окончательно

. (1.1)

Таким образом, ток коллектора может быть определен, если известны параметры транзистора и элементы эмиттерно–базовой цепи. и не оказывают влияния на ток коллектора. Это справедливо, так как коллекторный ток образуется токами генераторов и , которые присутствуют в выражении .

Связь между и можно найти, если рассмотреть другой контур, например, цепь коллектор–эмиттер. С учетом знаков, сохраняя обход по току базы, получим:

, (*)

или через большой контур:

Первое выражение применяют для каскада по схеме с общим эмиттером, а второе – для схемы с общей базой. Эти уравнения носят название уравнений нагрузочных прямых.

- напряжение на эмиттере транзистора относительно общего провода. - напряжение на базе относительно общего провода.

Уравнение нагрузочной прямой вместе с уравнением тока коллектора образуют систему уравнений, определяющих рабочую точку транзистора. В систему входят известные параметры рабочей точки ( , , , ), справочные данные транзистора ( , ), а также неизвестные элементы схемы - , , , , , . Так как неизвестных параметров шесть, а уравнений всего два, то четыре из них надо задать, а остальные два получатся в результате решения системы уравнений.