«расчёт усилительного каскада на биполярном транзисторе, выполненного по схеме с общим эмиттером»

Q1
2N2369A
U1
DC 1e-009Ohm
0.025m
A
+
-
U2
DC 10MOhm
0.475
V
+
-
V1
0 V 
I1
I = { 0.000025 }

---

75 
507 
75 
733 
100 
516 
100 
745 
125 
523 
125 
754 
150 
529 
150 
761 
175 
534 
175 
767 
200 
538 
200 
773 
250 
545 
250 
781 
300 
551 
300 
789 
350 
557 
350 
795 
400 
562 
400 
800 
По соответствующим данным построим график I
б
= f(U
бэ
) входных 
характеристик транзистора (Рис.2). 
Рис.2. График I
б
= f(U
бэ
) входных характеристик транзистора 2N2369A 
Снятие 
семейства 
выходных 
характеристик 
транзистора, 
соответствующих схеме с ОЭ I
к
= f(U
кэ
) при I
б
= const. 
Для этого соберем схему 2 для измерения параметров транзистора. 

---

Рис. 3. Снятие семейства выходных характеристик транзистора 
Полученные значения тока коллектора транзистора I
к 
и напряжения 
между коллектором и эмиттером транзистора U
кэ
при постоянном значении 
тока базы I
б
= 25 мкА; I
б
= 50 мкА; I
б
= 75 мкА; I
б
= 100 мкА; I
б
= 125 мкА; I
б
= 
150 мкА сведем в таблицу 2. По ним построим семейство статических входных 
характеристик I
к
= f(U
кэ
) при I
б
= const транзистора 2N2369A. 
Таблица 2. 
Семейство статических выходных характеристик транзистора 2N2369A 
соответствующих схеме с ОЭ I
к
= f(U
кэ
) при I
б
= const. 
U
КЭ
I
К
при 
I
Б
=25 мкА 
I
К
при 
I
Б
=50 мкА 
I
К
при 
I
Б
=75 мкА 
I
К
при 
I
Б
=100 мкА 
I
К
при 
I
Б
=125 мкА 
I
К
при 
I
Б
=150 мкА 
0
-0,2609
-0,052726 
-0,07986 
-0,106091 
-0,132894 
-0,159651 
0,5
2,307
5,440 
8,310 
10,91 
13,296 
15,496 
1,0
2,313
5,456 
8,335 
10,943 
13,337 
15,545 
2,0
2,327
5,489 
8,385 
11,009 
13,418 
15,639 

---

3,0
2,341
5,522 
8,436 
11,084 
13,499 
15,733 
4,0
2,362 
5,554 
8,487 
11,152 
13,58
15,827 
5,0
2,379 
5,588 
8,540 
11,218 
13,662 
15,922 
6,0
2,394 
5,618 
8,588 
11,284 
13,743 
16,017 
7,0
2,407 
5,654 
8,637 
11,35 
13,824 
16,112 
8,0
2,421
5,687 
8,693 
11,418 
13,906 
16,207 
9,0
2,434 
5,720 
8,741 
11,484 
13,985 
16,3 
10
2,450
5,752 
8,789 
11,552 
14,067 
16,396 
15
2,517
5,919 
9,043 
11,884 
14,472 
16,868 
20
2,590
6,086 
9,307 
12,218 
14,882 
17,344 
По соответствующим данным построим график I
к
= f(U
кэ
) выходных 
характеристик транзистора (Рис. 4). 
Рис.4. График I
к
= f(U
кэ
) выходных характеристик транзистора 2N2369A 
1.2 Определение h – параметров транзистора 2N2369A графическим 
путём с помощью полученных вольтамперных характеристик транзистора для 
схемы с общим эмиттером 

---

Определим параметр h
11э
из семейства входных характеристик 
транзистора 2N2369A I
б
= f(U
бэ
), полученных в пункте 1.1.1. По заданному 
току базы покоя I
бп
=50 мкА, который определяет статический режим работы 
транзистора, на входной характеристике, соответствующей U
кэ
=10 В, найдем 
рабочую точку "А", соответствующую этому току. Координаты точки "А": 
I
бп
=50 мкА, U
бэп
=716 мВ. Выберем вблизи рабочей точки "А" две 
вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и 
определим приращение тока базы ΔI
б
и напряжения ΔU
бэ
, по которым найдем 
дифференциальное сопротивление по формуле: 
Из рис. 5 получим, что I
б1
=25 мкА, I
б2
=75 мкА, U
бэ1
=686 мВ, U
бэ2
=733мВ. 
Тогда h
11э
определится: 
Ом
мкА
мкА
мВ
мВ
I
I
U
U
ΔI
ΔU
h
б
б
бэ
бэ
б
бэ
э
940
25
75
686
733
1
2
1
2
11








Рис.5.
Графическое определение параметра h
11э

---

Определим параметр h
12э
из семейства входных характеристик 
транзистора 2N2369A I
б
= f(U
бэ
), полученных в пункте 1.1.1. Для этого из 
рабочей точки "А" проведем горизонтальную линию до пересечения с 
характеристикой, снятой при U
кэ
=0В. Приращение напряжения между 
коллектором и эмиттером транзистора 2N2369A определим по формуле: 
ΔU
кэ
= U
кэ2
– U
кэ1
=10В – 0В=10В 
Этому приращению ΔU
кэ
соответствует приращение напряжения между 
базой и эмиттером транзистора: 
ΔU
бэ
= U
бэп4
– U
бэ3
=716мВ – 495мВ=221мВ 
Рис.6.
Графическое определение параметра h
12э
Параметр h
12э
определим из формулы: 

---

3
12
10
1
,
22
10
221







В
мВ
U
U
h
кэ
бэ
э
Определим параметр h
21э
из семейства выходных характеристик 
транзистора 2N2369A I
к
= f(U
кэ
) при I
б
= const. Найдем рабочую точку "А" на 
выходных характеристиках транзистора как точку пересечения прямой 
нагрузки (Е
к
= 5В, R
к
= 620 Ом) с выходной ветвью ВАХ для I
бп
= 50 мкА. 
По оси токов I
к 
откладываем значение Е
к
/ R
к
= 8,06 мА 
По оси напряжения U
кэ
откладываем Е
к
= 5В 
Рис.7.
Графическое определение параметра h
21э
Получаем следующие координаты рабочей точки "А": I
кп
=5,5 мА, 
U
кэ
=1,6 В. Проведем из рабочей точки вертикальную прямую до пересечения 
с ветвями ВАХ при I
б1
= 25 мкА и I
б3
= 75 мкА. Рассчитаем приращение тока 
базы ΔI
б
, взятого вблизи заданного значения тока базы I
бп
, по формуле: 
ΔI
б
= I
б3
– I
б1
=75 мкА – 25 мкА=50мкА 
Приращению ΔI
б
будет соответствовать приращение коллекторного 

---

тока, которое можно вычислить по формуле: 
ΔI
к
= I
к2
– I
к1
=8,4 мА – 2,4 мА = 6 мА 
Параметр h
21э
определим из формулы: 
120
50
6
21





мкА
мА
I
I
h
б
к
э
Определим параметр h
22э
из семейства выходных характеристик 
транзистора 2N2369A I
к
= f(U
кэ
) при I
б
= 50 мкА. Для этого на ветви 
характеристики при I
бп
= 50 мкА вблизи рабочей точки "А" выберем две 
вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и 
определим приращение напряжения между коллектором и эмиттером 
транзистора: 
Рис.8.
Графический способ нахождения параметра h
22э

---

ΔU
кэ 
= U
кэ2
– U
кэ1
= 2,84В – 0,84В = 2 В 
U
кэ 
вызывает приращение коллекторного тока: 
ΔI
к
=I
к4
– I
к3
=5,5мА – 5,45мА = 0,05 мА 
Тогда параметр h
22э
будет равен: 
)
(
10
25
2
05
,
0
6
22
См
В
мА
U
I
h
кэ
к
э







1.3 Найдем входное и выходное сопротивление транзистора 2N2369A по 
формулам: 
кОм
h
R
э
вых
Т
40
10
40
10
25
1
1
3
6
22







Ом
h
R
э
вх
Т
940
11


1.4 Определим коэффициент передачи по току транзистора 2N2369A β 
120
21


э
h


---

2. Расчет параметров элементов усилительного каскада с ОЭ 
Рис.9. Схема усилительного каскада с ОЭ
2.1 Расчет резистивных элементов каскада 
Определение тока делителя в режиме покоя 
𝐼
дел
= 10 ∙ 𝐼
бп
= 10 ∙ 50 мкА = 500 мкА
Определение суммарного сопротивления, задающего режим покоя. 
𝑅1 + 𝑅2 =
𝐸
к
𝐼
дел
=
5 В
500 мкА
= 10 000 Ом = 10кОм
Определение напряжения на сопротивлении R
э
. 
𝑈
𝑅
э
≈ 0,2 ∙ Е
к
= 0,2 ∙ 5 В = 1В
Определение значения резистивных элементов (в соответствии с рядом 

---

номиналов сопротивлений Е24). 
𝑅
э
=
𝑈
𝑅э
𝐼
кп
=
1В
3,1 мА
= 322,6 Ом
В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что 
𝑅
э
= 330 Ом
𝑅2 =
𝑈
бэп
+𝑈
𝑅э
𝐼
дел
=
716 мВ+1 В
500 мкА
= 3,43 кОм
В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что 
𝑅2 = 3,3 кОм
𝑅1 = (𝑅1 + 𝑅2) − 𝑅2 =
𝐸
к
𝐼
дел
− 𝑅2 = 10кОм − 3,3 кОм = 6,7кОм
В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что
𝑅1 = 6,8 кОм
2.2 Расчет емкостных элементов каскада 
Определение емкости конденсатора, шунтирующей сопротивление R
э
по 
переменному току. 
С
э
=
10
7
4𝜋𝑓
𝐻
𝑅э
=
10
7
4∙3,14∙100 Гц∙330 Ом
= 24,1 мкФ
В соответствии с рядом значений Е24 получим, что С
э
= 24 мкФ.
Определение емкостей разделительных конденсаторов. 
С
р1
= С
р2
= 10
7
/4𝜋𝑓н
Т
вх
R
=
10
7
4∙3,14∙100 Гц∙880 Ом
= 9 мкФ

---

В соответствии с рядом значений Е24 получим, что С
р1
= С
р2
= 9 мкФ.
2.3. Используя найденные параметры элементов, соберем схему (рис.8) 
усилительного каскада на биполярном транзисторе 2N2369A, выполненном по 
схеме с общим эмиттером 
R1 заменим реостатом с номинальным сопротивлением равным 
2·R1=13,6 кОм, в соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, 
что 2·R1=13 кОм. Установим U
вх
= 0 (условие, при котором входной сигнал 
отсутствует) и будем добиваться режима покоя (
𝐼
бп
, U
бэп
), изменяя 
сопротивление переменного резистора R1. 
Рис.10. Усилительный каскад на биполярном транзисторе 2N2369A с ОЭ 
в режиме покоя 
В режиме покоя имеем
𝐼
бп
= 51 мкА
, а U
бэп
= 713 мВ. Что очень близко 
к заданным.
Подстроенное значение R1=3,445 кОм