Навигация
Усиление с помощью транзистора
23951
знак
0
таблиц
2
изображения
3. Усиление с помощью транзистора
Рассмотрим схему усилительного каскада с транзистором n–p–n типа (рис. 5.7). Эта схема называется схемой с общим эмиттером (ОЭ), т.к. эмиттер является общей точкой для входа и выхода схемы.
Рис. 5.7. Схема включения транзистора с ОЭ
Входное напряжение, которое необходимо усилить, подается от источника колебаний ИК на участок база – эмиттер. На базу подано также положительное смещение от источника E1, которое является прямым напряжением для эмиттерного перехода. Цепь коллектора (выходная цепь) питается от источника E2. Для получения усиленного выходного напряжения в эту цепь включена нагрузка Rн.
C1 – конденсатор большой емкости необходим для того, чтобы не происходила потеря части входного переменного напряжения на внутреннем сопротивлении источника E1. C2 – необходим для того, чтобы не было потери части выходного усиленного напряжения на внутреннем сопротивлении источника E2.
Рассмотрим эквивалентную схему коллекторной цепи (рис. 5.8).
Рис. 5.8. Эквивалентная схема коллекторной цепи при включении транзистора с ОЭ
Работа усилительного каскада с транзистором происходит следующим образом. Напряжение источника E2 делится между сопротивлением нагрузки и внутренним сопротивлением транзистора r0, которое он оказывает постоянному току коллектора. Это сопротивление приближенно равно сопротивлению коллекторного перехода rк0 для постоянного тока. В действительности к сопротивлению rк0 еще добавляются небольшие сопротивления эмиттерного перехода, а также n– и p–областей, 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 rк0. Тогда напряжение источника E2 будет перераспределяться между Rн и rк0. При этом переменное напряжение на peзиcтopе нагрузки Rн 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 данной схеме получается значительное усиление тока и очень большое усиление мощности.
Для большей наглядности рассмотрим работу усилительного каскада с транзистором на числовом примере. Пусть питающие напряжения E1 = 0,2 В и E2 = 12 В, сопротивление резистора нагрузки Rн = 4 кОм и сопротивление транзистора r0 при отсутствии колебаний на входе также равно 4 кОм, т.е. полное сопротивление коллекторной цепи равно 8 кОм. Тогда ток коллектора, который можно приближенно считать равным току эмиттера, составляет
Напряжение E2 разделится пополам, напряжение на Rн и на r0 будет по 6 В.
Пусть oт источника колебаний на вход поступает переменное напряжение с амплитудой 0,1 В. Максимальное напряжение на участке база – эмиттер при положительной полуволне становится равным 0,3 В. Предположим, что под влиянием этого напряжения ток эмиттера возрастает до 2,5 мА. Таким же практически станет и ток коллектора. Он создаст на резисторе нагрузки падение напряжения 2,5·4=10 В, а падение напряжения на сопротивлении r0 транзистора уменьшится до 12–10 = 2 В. Следовательно, это сопротивление уменьшится до 2:2,5 = 0,8 кОм.
Через полпериода, когда источник колебаний даст напряжение, равное – –0,1 В, произойдем обратное явление. Минимальное напряжение база – эмиттер станет 0,2–0,1=0,1 В. Токи эмиттера и коллектора уменьшатся до 0,5 мА. На резисторе Rн падение напряжения уменьшится до 0,5·4=2 В, а на сопротивлении r0 оно возрастет до 10 В. Следовательно, это сопротивление увеличится до 10:0,5=20 кОм.
Таким образом, подача на вход транзистора переменного напряжения с амплитудой 0,1 В вызывает изменение сопротивления от 0,8 до 20 кОм. При этом напряжения на резисторе нагрузки и на транзисторе изменяются на 4 В в ту и другую сторону (от 10 до 2 В). Следовательно, выходное напряжение имеет амплитуду колебаний 4 В, т. е. оно в 40 раз больше входного напряжения. Этот числовой пример является приближенным, так как на самом деле зависимость между током коллектора и входным напряжением нелинейна.
Следующие уравнения:
входное напряжение 
;
напряжение на участке база – эмиттер 
где 
;
ток коллектора 
напряжение на нагрузке 
где 
и 
напряжение на выходе 
где 
Похожие работы
... Образования Республики Молдова Технический Университет Молдовы Факультет Радиоэлектроники и Телекоммуникаций Кафедра Телекоммуникаций Курсовая работа по дисциплине Радиоэлектроника I Тема: Анализ и моделирование биполярных транзисторов. Выполнил: Студент группы TLC-034 Раецкий Николай Проверил: Зав.кафедрой Телекомуникаций ...
... к модификации межэлектродных ёмкостей, а также режим работы транзистора – режимы большого или малого тока коллектора (проявление эффекта Кирка). Необходимо и достаточно параметры математической модели биполярных транзисторов описываются 8-ю характеристиками: Зависимостью напряжения на переходе эмиттер-база Uбэ в режиме насыщения от тока коллектора (желательно иметь диапазон изменения тока ...
... коэффициентом усиления по напряжению: ,(4.40) Учитывая большое сопротивление дифференциального резистора обратносмещенного коллекторного перехода для входного сопротивления каскада имеем: . (4.41) Усилительные каскады переменного тока на полевых транзисторах Общие положения В построении и методах расчета усилителей на основе полевых транзисторов очень много общего с построением ...
... параметров модели транзистора, зависимости этих параметров от температуры и конструкции, рассмотрены методы экстракции параметров модели из экспериментальных характеристик. Анализ PSpice модели БТ показал, что наряду с достоинствами этой модели есть и существенные недостатки. В целом модель биполярного транзистора в PSpice может с высокой точностью и в широком диапазоне напряжений, токов и ...
0 комментариев