Транзисторный каскад с общим эмиттером

Применение полупроводниковых транзисторов.

На базе транзисторов строятся схемы усилительных устройств, схемы логических элементов, составляющих основу устройств цифровой техники, и т.д.

Биполярные транзисторы чаще всего используются в усилительных каскадах. На рис.17 изображен транзисторный каскад с общим эмиттером.

Режим работы биполярного транзистора в каскаде определяется си­лой базового тока. Для того чтобы базовый ток был стабилен, база соеди­няется с источником питания схемы Е _К через высокоомное сопротивление R_Б.

Е _К – постоянное напряжение питания транзисторного усилителя. Полярность источника питания усилительного каскада зависит от типа выбранного транзистора.

R _н – сопротивление нагрузочного устройства;

Резистор R _б., обеспечивает требуемую работу транзистора в режиме покоя усилителя, то есть в отсутствие входного сигнала.

Резистор R _к – резистор в цепи отрицательной обратной связи по току коллектора, вместе с R _н определяет величину выходного сигнала, задает линию нагрузки на семействе выходных характеристик транзистора, определяет выбор начальной рабочей точки в режиме покоя, напряжение покоя U _{к.э. п} и ток покоя I _{к. п} транзистора.

Разделительный конденсатор C _{р. 1} передает на вход усилителя переменную составляющую сигнала от источника u_вх., не пропуская постоянный ток от источника питания Е _к во входную цепь усилителя. Разделительный конденсатор C _{р. 2} передает на выход усилителя переменную составляющую сигнала, не пропуская постоянный ток от источника питания Е _к в выходную цепь усилителя, тем самым уменьшается потребление мощности усилителя от источника питания и исключаются искажения сигнала на выходе усилительного каскада. Таким образом, разделительные конденсаторы отделяют усилительный каскад от входной и выходной цепей схемы.

Для определения режима работы транзисторного каскада удобно по­строить линию нагрузки на характеристиках транзистора.

Данный способ позволяет описать поведение транзистора во всех основных режи­мах работы, а именно: насыщения, усиления и отсечки.

Режим насыщения транзистора имеет место в случае, когда ток коллектора не управляется током базы. Такая ситуация возникает при условии h_21э^.I_Б >I_KH, где I_KH - ток насыщения коллектора.

I_{Н.К. = .}

В режиме усиления ток коллектора должен быть меньше тока насыщения 1_КН. Значение тока коллектора и соответствующее ему напряжение коллектор-эмиттер задает рабочая точка на нагрузочной прямой (например, точка 1).

Значение резистора R_К. можно рассчитать:

Значение тока базы:

Сопротивление в цепи базы:

Напряжение U_Б.Э. определяется из входной ВАХ транзистора.

В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает на резисторе R_K падения напряжения. Следовательно, напряжение U_KЭ макси­мально и равно напряжению источника питания Е_K. Данный режим соот­ветствует точке 2.

При работе транзисторного каскада в режиме малого сигнала обес­печивается наибольшее усиление входного сигнала при минимальных ис­кажениях. Характерной особенностью данного режима является то, что при всех возможных значениях входного сигнала рабочая точка транзисто­ра не выходит из линейной области.

При поступлении на вход усилителя переменного сигнала u_ВХ., ток базы транзистора (согласно ВАХ) тоже будет изменяться. Изменение тока базы вызовет изменение коллекторного тока. Последний вызовет изменение выходного напряжения усилителя, причем выходное напряжение будет в К_U раз больше входного. То есть произойдет усиление входного сигнала.

К_U = ΔU_ВЫХ/ΔU_ВХ.

Важной характеристикой усилителя является амплитудно-частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления усилителя от частоты усиливаемого сигнала.

Величина коэффициента усиления снижается на низких частотах – из-за конденсаторов, входящих в состав схемы; и верхних частотах – из-за частотных свойств транзистора.

Также от частоты зависит и угол сдвига фаз между выходным и входным напряжениями. Такая характеристика называется фазо-частотной.

Полоса пропускания усилителя Δ F = f _в.гр – f _н.гр.

Дата добавления: 2014-01-04