ЛЕКЦІЯ 9 РОБОТА БІПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА У ДИНАМІЧНОМУ РЕЖИМІ 9.1 Принцип дії підсилювального каскаду на біполярному транзисторі 9.1.1 Схема зі спільною базою
У роботі БТ в динамічному режимі зміна струму колектора у транзисторі відбувається внаслідок одночасної зміни вхідного струму ( або ) і напруги на колекторі ( або ). Основним різновидом динамічного режиму БТ є підсилювальний режим.
Схема транзистора підсилювача зі спільною базою зображена на рисунку 9.1. При відсутності вхідного сигналу() у вхідному колі БТ діє напруга спокою , створена за рахунок джерела , і проходить струм - емітерний струм спокою. У вихідному колі діють відповідно напруга (від джерела ) і струм . У колі бази =-. Початковий режим БТ – активний.
Рисунок 9.1 – Підсилювальний каскад зі спільною базою
При надходженні на вхід схеми сигналу починається динамічний режим роботи БТ. Практично вся напруга виділяється на резисторі , і тоді напруга змінюватиметься за законом
.
Часові діаграми напруги і струмів каскаду показано на рисунку 9.2. Оскільки БТ працює в активному режимі, разом зі зміною змінюватимуться емітерний , колекторний струми, а також напруга на колекторі (рисунок 9.2). Колекторна напруга змінюється за законом
.
Коефіцієнт підсилення за потужністю в схемі зі спільною базою
дорівнює коефіцієнту підсилення за напругою, оскільки Кі = 1: Кр=Кu.
Недоліком схеми зі спільною базою є велика розбіжність у величинах вхідного і вихідного опорів підсилювальної ступені. Для виправлення цієї ситуації необхідно використати узгоджувальні трансформатори, що приводить до збільшення габаритів і ціни підсилювача.
Рисунок 9.2 – Часові діаграми напруг і струмів транзисторного каскаду зі спільною базою
З діаграм бачимо, що вхідна і вихідна напруги схеми змінюються у фазі одна стосовно іншої (каскад за схемою зі спільною базою не інвертує вхідного сигналу). Амплітуда може бути більшою за амплітуду вхідного сигналу, якщо відповідно вибрати величину колекторного опору , тобто в цьому випадку каскад підсилює напругу. Процес підсилення полягає в перетворенні енергії джерела живлення в енергії вихідного сигналу. При цьому транзистор відіграє роль своєрідного регулятора, який керує струмом джерела . Величина і форма вихідної напруги залежать не тільки від величини і форми вхідного сигналу, величини , але й від вибору положення початкової робочої точки на характеристиках БТ (,,,).
Схема транзисторного підсилювача зі спільним емітером зображена на рисунку 9.3, а часові діаграми пристрою – на рисунку 9.46. Режим спокою забезпечується двома джерелами - (напруга і струм ) і (напруга і струм ). Напруга колектора
=-.
Рисунок 9.3 – Підсилювальний каскад зі спільним емітером
Рисунок 9.4 – Часові діаграми напруг і струмів транзисторного каскаду зі спільним емітером
У режимі підсилення вхідного сигналу під час додатного півперіоду вхідної напруги пряма напруга ЕП транзистора зменшується, струм бази та колектора також зменшуються, що викликає збільшення напруги колектора . Якщо робота відбувається на лінійній ділянці характеристики транзистора, то форми змінних складових струмів бази і колектора збігаються з формою вхідної напруги, а зміна напруги на колекторі, зумовлена змінною складовою колекторного струму, є протифазною стосовно вхідної напруги. Отже, схема підсилювального каскаду на БТ зі спільним емітером є схемою яка інвертує вхідний сигнал. Як випливає з попереднього матеріалу, схема рисунка 9.3 здатна підсилювати не лише напругу, а й струм.
у транзисторі відбувається внаслідок одночасної зміни вхідного струму (
або 
) і напруги на колекторі (
або 
). Основним різновидом динамічного режиму БТ є підсилювальний режим.
) у вхідному колі БТ діє напруга спокою 
, створена за рахунок джерела 
, і проходить струм 
- емітерний струм спокою. У вихідному колі діють відповідно напруга 
(від джерела 
) і струм 
. У колі бази 
. Початковий режим БТ – активний.
починається динамічний режим роботи БТ. Практично вся напруга 
виділяється на резисторі 
, і тоді напруга 
змінюватиметься за законом
.
.
напруги схеми змінюються у фазі одна стосовно іншої (каскад за схемою зі спільною базою не інвертує вхідного сигналу). Амплітуда 
може бути більшою за амплітуду вхідного сигналу, якщо відповідно вибрати величину колекторного опору 
, тобто в цьому випадку каскад підсилює напругу. Процес підсилення полягає в перетворенні енергії джерела живлення 
,
(напруга 
) і 
і струм 
. Якщо робота відбувається на лінійній ділянці характеристики транзистора, то форми змінних складових струмів бази і колектора збігаються з формою вхідної напруги, а зміна напруги на колекторі, зумовлена змінною складовою колекторного струму, є протифазною стосовно вхідної напруги. Отже, схема підсилювального каскаду на БТ зі спільним емітером є схемою яка інвертує вхідний сигнал. Як випливає з попереднього матеріалу, схема рисунка 9.3 здатна підсилювати не лише напругу, а й струм.