Схемы включения биполярных транзисторов. Как отмечалось выше, обобщенная схема включения транзистора для усиления электриче-ских колебаний представляет собой четырехполюсник ; из трех его электродов

Как отмечалось выше, обобщенная схема включения транзистора для усиления электриче-ских колебаний представляет собой четырехполюсник; из трех его электродов один – входной, другой – выходной, а третий – общий для цепей входа и выхода, и в зависимости от того, какой электрод является общим, возможны три схемы включения транзистора – с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК) (рис. 20 а, б и в, соответственно).

На всех схемах кроме источников питания Е _э, Е _б и Е _к присутствует источник сигнала ~U _вх (источ-ник переменного тока), включенный последовательно с источником Е _э или Е _б, причем Е _к >> Е _э или Е _б, а амплитуда ~U _вх < Е _б или Е _э. Рассмотрим работу каждой из схем в качестве усилителя сигнала ~U _вх.

ВХОД

ВЫХОД

ВХОД

~ U вх

R н

3.5.1

Схема с общей базой

~

U вх

R н

~

U вх

R н

Е э

Е к

Е б

Е к

Е б

Е к

В схеме (рис. 20, а) к эмиттеру

транзистора

относительно общей

базы

приложены напряжения ~U вх и Е э. При

а)

б)

в)

положительном

полупериоде

~U вх

Рис. 20 Схемы включения транзистора структуры n-p-n:

напряжение

U эб

= Е э –

U вх,

т. е.

напряжение U эб уменьшается. Это вызовет

а –с общей базой; б –с общим эмиттером; в –с общим коллектором

уменьшение I э, а следовательно, и I к, что

приведет к

уменьшению

падения

напряжения на R _н, при этом выходное напряжение (напряжение на коллекторе) увеличится. Рассуждая аналогично, можно показать, что при отрицательном полупериоде ~U _вх выходное напряжение будет уменьшаться. Таким образом, в схеме ОБ входной и выходной сигналы синфазны (сдвиг фаз между входным и выходным сигналами равен 0).

Входным током является ток эмиттера, выходным – ток коллектора. С учетом соотношения I _э = I _к + I _бможно сказать,что I _вх > I _вых(с учетом малого значения I _Б можно считать I _вх ≈ I _вых). Таким образом, в схеме ОБ усиления тока не происходит.

При малых напряжениях во входной цепи возникают токи значительной величины. Это возможно,

если входное сопротивление схемы ОБ низкое.

Выходной ток, практически равный входному, протекает через большое сопротивление нагрузки R _н, при этом в выходной цепи должны действовать напряжения, значительно превышающие входные. Та-

ким образом, в схеме ОБ происходит значительное усиление напряжения при высоком выходном со-противлении схемы ОБ.

3.5.2 Схема с общим эмиттером

В схеме (рис. 20, б) к базе транзистора относительно общего эмиттера приложены напряжения ~U _вх

и Е _б.При положительном полупериоде ~U _вхнапряжение U _бэ = Е _б + U _вх,т.е.напряжение U _бэувеличива-ется. Это вызовет увеличение I _б, а следовательно, I _э и I _к, что приведет к увеличению падения напряже-ния на R _н, при этом выходное напряжение (напряжение на коллекторе) уменьшится. Рассуждая анало-гично, можно показать, что при отрицательном полупериоде ~U _вх выходное напряжение будет увеличи-ваться. Таким образом, в схеме ОЭ входной и выходной сигналы парафазны (сдвиг фаз между входным и

выходным сигналами равен 180°).

Входным током является ток базы, выходным – ток коллектора. Так как I _б << I _к, можно сказать, что

I _вх << I _вых.Таким образом, в схеме ОЭ происходит значительное усиление тока.

При малых напряжениях во входной цепи токи также малы. Это говорит о том, что входное сопро-

тивление схемы ОЭ значительно выше, чем у схемы ОБ.

Выходной ток протекает через большое сопротивление нагрузки R_H, при этом в выходной цепи должны действовать напряжения, значительно превышающие входные. Таким образом, в схеме ОЭ про-

исходит значительное усиление напряжения при высоком выходном сопротивлении схемы ОЭ(при этом оно ниже, чем у схемы ОБ).

Одновременное усиление напряжения и тока обеспечивает максимальный коэффициент усиления мощности по сравнению с другими схемами. Поскольку величины входного и выходного сопротивле-ний имеют приемлемые для большинства случаев значения, схема ОЭ получила наибольшее распро-странение при построении различных радиоэлектронных устройств на биполярных транзисторах.

3.5.3 Схема с общим коллектором

В схеме (рис. 20, в) к следует рассматривать взаимное действие Е _Б, Е _к и ~U _вх на переход база-эмиттер. При положительном полупериоде ~U_BX напряжение U _бэ = Е _б + U _вх, т.е. напряжение U _бэ увели-чивается. Это вызовет увеличение I _б, а следовательно, I _э и I _к, что приведет к увеличению падения на-пряжения на R _н, при этом выходное напряжение (теперь это напряжение на эмиттере) также увеличится. Это напряжение, появившееся под действием входного сигнала, приложено к переходу база-эмиттер в полярности, противоположной напряжению ~U _вх, поэтому оно будет вызывать уменьшение I _б и выход-ного напряжения. В результате такого взаимодействия входного и выходного сигналов входное сопро-тивление схемы ОК получается очень высоким, а выходное напряжение почти равно входному (реально незначительно меньше). Выходное сопротивление в схеме ОК получается очень низким. Перечислим основные свойства последней схемы.

В схеме ОК входной и выходной сигналы синфазны.

В схеме ОК усиления напряжения не происходит.

В схеме ОК происходит значительное усиление тока.

	Входное сопротивление схемы ОК очень высокое.
	Выходное сопротивление схемы ОК очень низкое.		«эмиттерный	повторитель»
	Схема	ОК	носит	второе	название
и	используется,	как	правило,	для	согласования	источника	сигнала

с высоким внутренним сопротивлением и нагрузки с низким сопротивлением.

Отметим в заключение, что любая схема обеспечивает усиление мощности сигнала.

Контрольные вопросы

1 Какие полупроводниковые приборы называют биполярными транзисторами?

2 Как связаны постоянные токи в цепях транзистора?

3 Какие возможны схемы включения транзистора?

4 Как связаны переменные составляющие токов и напряжений в схеме включения транзистора с общей базой?

5 Какими статическими характеристиками принято определять свойства транзисторов?

6 Какими характеристическими параметрами связаны токи и напряжения на выходе транзистора?

7 Как измеряют h -параметры на низких частотах?

Дата добавления: 2015-05-06