Рис. 66

1вх = 1б 1вых = 1к Ивх = ибэ Ивых = Икэ

Р = 1вых / 1вх = 1к / 1б (n: 10-100)

Явх.э = Ивх / 1вх = Ибэ / 1б [Ом] (n: 100-1000)

Коэффициент усиления по току такого каскада представляет собой отношение амплитуд (или действующих значений) выходного и входного переменного тока, то есть переменных составляющих токов коллектора и базы. Поскольку ток коллектора в десятки раз больше тока базы, то коэффициент усиления по току составляет десятки единиц.

Коэффициент усиления каскада по напряжению равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным является переменное напряжение база - эмиттер Ибэ, а выходным - переменное напряжение на резисторе нагрузки Ян или, что то же самое, между коллектором и эмиттером - Икэ:

Напряжение база - эмиттер не превышает десятых долей вольта, а выходное напряжение при достаточном сопротивлении резистора нагрузки и напряжении источника Ек достигает единиц, а в некоторых случаях и десятков вольт. Поэтому коэффициент усиления каскада по напряжению имеет значение от десятков до сотен. Отсюда следует, что коэффициент усиления каскада по мощности получается равным сотням, или тысячам, или даже десяткам тысяч. Этот коэффициент представляет собой отношение выходной мощности к входной. Каждая из этих мощностей определяется половиной произведения амплитуд соответствующих токов и напряжений. Входное сопротивление схемы с общим эмиттером мало (от 100 до 1000 Ом). Каскад по схеме ОЭ при усилении переворачивает фазу напряжения, т. е. между выходным и входным напряжением имеется фазовый сдвиг 180°. Достоинства схемы с общим эмиттером:

•Большой коэффициент усиления по току

•Большее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление

•Для питания схемы требуются два однополярных источника, что позволяет на практике обходиться одним источником питания.

Недостатки: худшие, чем у схемы с общей базой, температурные и частотные свойства. Однако за счёт преимуществ схема с ОЭ применяется наиболее часто. 3) Схема включения с общим коллектором. 1вх = 1б 1вых = 1э Ивх = Ибк Ивых = Икэ

1вых / 1вх = 1э / 1б = (1к + 1б) / 1б = Р + 1 = n n = 10 ... 100

Явх = Ибк / 1б = n (10-100) кОм

Рис. 67

В схеме с ОК (смотрите рисунок 67) коллектор является общей точкой входа и выхода, поскольку источники питания Еб и Ек всегда шунтированы конденсаторами большой ёмкости и для переменного тока могут считаться короткозамкнутыми. Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. с. очень сильна отрицательная обратная связь. Нетрудно видеть, что входное напряжение равно сумме переменного напряжения база - эмиттер Ибэ и выходного напряжения. Коэффициент усиления по току каскада с общим коллектором почти такой же, как и в схеме с ОЭ, т. е. равен нескольким десяткам. Однако, в отличие от каскада с ОЭ, коэффициент усиления по напряжению схемы с ОК близок к единице, причем всегда меньше её. Переменное напряжение, поданное на вход транзистора, усиливается в десятки раз (так же, как и в схеме ОЭ), но весь каскад не даёт усиления. Коэффициент усиления по мощности равен примерно нескольким десяткам. Рассмотрев полярность переменных напряжений в схеме, можно установить, что фазового сдвига между Ивых и Ubx нет. Значит, выходное напряжение совпадает по фазе с входным и почти равно ему. То есть, выходное напряжение повторяет входное. Именно поэтому данный каскад обычно называют эмиттерным повторителем и изображают схему так, как показано на рисунке 68.

Рис. 68

Эмиттерным - потому, что резистор нагрузки включен в провод вывода эмиттера и выходное напряжение снимается с эмиттера (относительно корпуса). Так как входная цепь представляет собой закрытый коллекторный переход, входное сопротивление каскада по схеме ОК составляет десятки килоом, что является важным достоинством схемы. Выходное сопротивление схемы с ОК, наоборот, получается сравнительно небольшим, обычно единицы килоом или сотни ом. Эти достоинства схемы с ОК побуждают использовать её для согласования различных устройств по входному сопротивлению.

Недостатком схемы является то, что она не усиливает напряжение - коэффициент усиления чуть меньше 1.

4) Усилительные свойства биполярного транзистора. Независимо от схемы включения, транзистор характеризуется тремя коэффициентами усиления:

•Ki = 1вых / Ibx - по току;

•Ku = Ивых / Ubx = (1вых • Ян) / (Ibx • Rbx) = Ki • Ян / Rbx - по напряжению;

•Kp = Рвых / Рвх = (Ивых • 1вых) / (Ubx • Ibx) = KrKu - по мощности. Для схемы с общей базой:

Ki = Ik / 1э = а (а<1)

Ku = а • (Ян / Явх)

Ян ~ n • 1кОм

Явх~n•10Q

Ku ~n•100

Kp = Ku / Ki = n • 100

Для схемы с общим коллектором:

Ki = 1э / 1б = Р + 1 = n

Ku = Р • (Ян / Явх) ~ n

Ku < 1

Для схемы с общим эмиттером:

Ki = 1к / 1б = Р = n (10-100)

Ku = Р • (Ян / Явх)

Kp = Ki • Ku = n • (1000-10000)

Работа усилительного каскада с транзистором происходит следующим образом. Представим транзистор переменным резистором ro, последовательно с которым включено нагрузочное сопротивление Ян и источник питания Е. Напряжение источника Е делится между сопротивлением нагрузки Ян и внутренним сопротивлением транзистора Го, которое он оказывает постоянному току коллектора. Это сопротивление приближённо равно сопротивлению коллекторного перехода транзистора для постоянного тока. В действительности к этому сопротивлению ещё добавляются небольшие сопротивления эмиттерного перехода, а также n- и р-об-ластей, но эти сопротивления можно не принимать во внимание.

Если во входную цепь включается источник колебаний, то при изменении его напряжения изменяется ток эмиттера, а следовательно, сопротивление коллекторного перехода. Тогда напряжение источника Е будет перераспределяться между Ян и Го. При этом переменное напряжение на резисторе нагрузки может быть получено в десятки раз большим, чем входное переменное напряжение. Изменения тока коллектора почти равны изменениям тока эмиттера и во много раз больше изменений тока базы. Поэтому в рассматриваемой схеме получается значительное усиление тока и очень большое усиление мощности. Усиленная мощность является частью мощности, затрачиваемой источником Е.

Статические характеристики транзисторов

1)Статические характеристики транзистора по схеме ОБ

2)Статические характеристики транзистора по схеме ОЭ

1) Статические характеристики транзистора по схеме ОБ. Статическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором изменение входного тока или напряжения не вызывает изменение выходного напряжения. Статические характеристики каскада, включённого по схеме с ОБ, измеряются по общей схеме, изображённой на рисунке 69.

Рис. 69

Статические характеристики транзисторов бывают двух видов: входные и выходные.