Режим по постоянному току транзистора определяет все технико-экономические параметры усилителя. В первую очередь выбирают рабочие точки по току и напряжению входной и выходной (коллекторной) цепи транзистора, которые тесно связаны. Режим постоянного тока (см. рис. 34) обеспечивается сопротивлениями: Rб₁, Rб₂, Rэ, Rк, которые необходимо рассчитать. В некоторых случаях Rк может быть задан.

Рабочий режим по постоянному току определяется на входной и выходной характеристиках точкой П (см. рис. 35 и рис. 36). Этой точке на входной характеристике соответствует постоянный ток базы транзистора – Iбп и напряжение между базой и эмиттером – Uбэп. На рисунке 35 показано, что рабочая точка выбрана таким образом, что при возможном максимальном уровне напряжения источника сигнала равном Uиmax, напряжение Uбэ = Uбэп – Uиmax > 0.7В, т.е. в любом случае будет использован сравнительно линейный участок входной характеристики. На семействе выходных характеристик (см.рис.36) рабочий ток покоя коллектора будет равен Iкп = h_21э* Iбп, и может быть отмечен точкой на ординате коллекторного тока Iкп. Если из этой точки - Iкп провести горизонтальную прямую до пересечения с некоторой ветвью из семейства токов базы, то получим точку покоя П коллекторной цепи. Опуская перпендикуляр на горизонтальную ось напряжения Uкэ, получим точку покоя рабочего напряжения коллектора Uкэп. Можно режимы покоя найти и другими способами [].

При графоаналитическом расчете возникает необходимость в построении, так называемой, нагрузочной прямой, которая строится по двум точкам, одна из которых является точкой П, лежащей на ветви тока базы Iбп. Вторая точка  откладывается на горизонтальной оси напряжения Uкэ и равна напряжению питания Ек. Проводя через точку Ек и точку П прямую до пересечения с ординатой Iк получим нагрузочную статическую прямую. Точка имеет смысл тока, который бы протекал в коллекторной цепи при короткозамкнутом транзисторе и равен Iк = Ек/(Rк + Rэ). Сопротивление Rэ предназначено для термокомпенсации рабочего режима каскада и выбирается в пределах (0.1.-0.2)Rк. Тогда, если выбрать Rэ = 0.2Rк, получим Rк=Ек/1.2Iк . Таким образом, сопротивления Rк и Rэ будут найдены.

Для расчета сопротивлений Rб₁ и Rб₂ существуют рекомендации выбирать ток делителя в маломощных каскадах Iд в 8-10 раз больше тока базы, а в усилителях большой мощности в 2-3 раза больше [9]. Тогда, зная ток базы Iбп и, используя второй закон Кирхгофа, можно записать следующее:

Iд*Rб₂ = Uбэ + Rэ*Iкп и отсюда Rб₂ = (Uбэ + Rэ*Iкп)/ Iд

Рисунок 35 – Входная характеристика транзистора в режиме работы усилительного каскада в классе А [2]

 Рисунок 36– Графическая интерпретация выходных характеристик работы транзисторного усилительного каскада в режиме класса А

Значение Uбэ рекомендуется для кремниевых транзисторов выбирать равным 1.0 В. Тогда, Rб₁ = (Ек – Iд * Rб₂)/ Iд.

Можно считать, что режим работы усилительного каскада по постоянному току рассчитан. Но в процессе расчета последующих каскадов может выявиться, что необходимо пересчитать некоторые параметры и номиналы схемы. На практике, как правило, все расчетные величины являются предварительными и окончательно они выбираются в процессе регулировки и настройки каскада.

ЛЕКЦИЯ 10