Е.А. Москатов - Электронная техника, страница 6

между выходным и входным напряжением имеется фазовый сдвиг 180°.Достоинства схемы с общим эмиттером: Большой коэффициент усиления по току Бóльшее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление Для питания схемы требуются два однополярных источника, что позволяет на практикеобходиться 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.Iвх = IбIвых = IэUвх = UбкUвых = UкэIвых / Iвх = Iэ / Iб = (Iк + Iб) / Iб = β + 1 = nn = 10 … 100Rвх = Uбк / Iб = n (10÷100) кОмЕ. А. Москатов. Стр. 34VT1RнUвхIвыхIвхЕбЕкРис.

67В схеме с ОК (смотрите рисунок 67) коллектор является общей точкой входа и выхода, поскольку источники питания Еб и Ек всегда шунтированы конденсаторами большой ёмкости идля переменного тока могут считаться короткозамкнутыми. Особенность этой схемы втом, 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 Uбэ и выходного напряжения. Коэффициент усиления по токукаскада с общим коллектором почти такой же, как и в схеме с ОЭ, т. е. равен несколькимдесяткам.

Однако, в отличие от каскада с ОЭ, коэффициент усиления по напряжению схемы сОК близок к единице, причем всегда меньше её. Переменное напряжение, поданное на входтранзистора, усиливается в десятки раз (так же, как и в схеме ОЭ), но весь каскад недаёт усиления. Коэффициент усиления по мощности равен примерно нескольким десяткам.Рассмотрев полярность переменных напряжений в схеме, можно установить, что фазовогосдвига между Uвых и Uвх нет.

Значит, выходное напряжение совпадает по фазе с входным ипочти равно ему. То есть, выходное напряжение повторяет входное. Именно поэтому данныйкаскад обычно называют эмиттерным повторителем и изображают схему так, как показано нарисунке 68.VT1UвхIвыхIвхRнЕбЕкРис. 68Эмиттерным – потому, что резистор нагрузки включен в провод вывода эмиттера и выходноенапряжение снимается с эмиттера (относительно корпуса). Так как входная цепь представляетсобой закрытый коллекторный переход, входное сопротивление каскада по схеме ОК составляет десятки килоом, что является важным достоинством схемы.

Выходное сопротивлениесхемы с ОК, наоборот, получается сравнительно небольшим, обычно единицы килоом илисотни 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 усилениячуть меньше 1.4) Усилительные свойства биполярного транзистора. Независимо от схемы включения,транзистор характеризуется тремя коэффициентами усиления: KI = Iвых / Iвх – по току; KU = Uвых / Uвх = (Iвых ∙ Rн) / (Iвх ∙ Rвх) = KI ∙ Rн / Rвх – по напряжению; KP = Pвых / Pвх = (Uвых ∙ Iвых) / (Uвх ∙ Iвх) = KI∙KU – по мощности.Для схемы с общей базой:KI = Iк / Iэ = α (α<1)Е.

А. Москатов. Стр. 35KU = α ∙ (Rн / Rвх)Rн ≈ n ∙ 1кОмRвх ≈ n ∙ 10 ΩKU ≈ n ∙ 100KP = KU / KI = n ∙ 100Для схемы с общим коллектором:KI = Iэ / Iб = β + 1 = nKU = β ∙ (Rн / Rвх) ≈ nKU < 1Для схемы с общим эмиттером:KI = Iк / Iб = β = n (10÷100)KU = β ∙ (Rн / Rвх)KP = KI ∙ KU = n ∙ (1000÷10000)Работа усилительного каскада с транзистором происходит следующим образом.

Представимтранзистор переменным резистором ro, последовательно с которым включено нагрузочноесопротивление Rн и источник питания Е. Напряжение источника Е делится между сопротивлением нагрузки RH и внутренним сопротивлением транзистора ro, 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 p-областей, но эти сопротивления можно не принимать во внимание.Если во входную цепь включается источник колебаний, то при изменении его напряженияизменяется ток эмиттера, а следовательно, сопротивление коллекторного перехода.

Тогданапряжение источника Е будет перераспределяться между Rн и ro. При этом переменноенапряжение 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 характеристикитранзисторов1) Статические характеристики транзистора по схеме ОБ2) Статические характеристики транзистора по схеме ОЭ1) 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.VT1+РА1РА2R1R2EэРV1РV2+EкРис.

69Статические характеристики транзисторов бывают двух видов: входные и выходные.Е. А. Москатов. Стр. 361) Входная характеристика. Iвх = f(Uвх) при Uвых = constВходные характеристики – это зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении.Iвх = f (Uвх) при Uвых = constДля схемы с ОБIэ = f (Uбэ) при Uбк = constВходные характеристики представляют собой прямую ветвь открытого p-n перехода. При увеличении выходного напряжения Uкэ носители заряда быстрее пролетают базу, рекомбинируют, следовательно, и ток базы уменьшается. Поэтому характеристика при Uкэ>0 будет проходить ниже.Для схемы включения с общим эмиттером Iвых=f(Uвых) при Iвх=Const, Iк=f(Uкэ) при Iб=Const даны иллюстрации Рис.

70 – 72.Iб, мАIб4>Iб3IкIб3>Iб2Iб2>Iб1Iб1UкэРис. 70Uбэ, ВРис. 71IкIбUкэРис. 72Резистором R1 (смотрите схему Рис. 69) изменяется напряжение база-эмиттер, а резисторомR2 поддерживается постоянным Uбк. Обычно входные характеристики измеряются при двухзначениях постоянного напряжения Uбк (смотрите Рис. 73, а).IэUбк>0IбUбк=0а)UбэUкэ=0Рис. 73Е. А. Москатов. Стр. 37Uкэ>0б)UбэВходные характеристики представляют собой прямую ветвь открытого эмиттерного перехода.2) Выходная характеристика.

Эта зависимость выходного тока от выходного напряженияпри постоянном входном токе.Для схемы включения с общей базой Iк=f(Uбк) при Iэ=Const дана иллюстрация Рис. 74, из которой видно, что выходные характеристики представляют собой прямые линии, почти параллельные оси напряжения.Iэ4>Iэ3IкIэ3>Iэ2Iэ2>Iэ1Iэ1UбкРис. 74Это объясняется тем, что коллекторный переход закрыт независимо от величины напряжениябаза-коллектор, и ток коллектора определяется только количеством носителей заряда, проходящих из эмиттера через базу в коллектор, то есть током эмиттера.2) Статические характеристики транзистора по схеме ОЭНа рисунке 75 изображена схема установки для измерения статических характеристик транзистора, включённого по схеме с ОЭ.Iвх=f(Uвх) при Uвых=ConstIб=f(Uбэ) при Uкэ=Const+R1EбVT1РА1+РА2R2РV1РV2Eк-Рис.

75Иллюстрация входных характеристик приведена на Рис. 73, б.Динамический режимработы транзистора1) Понятие о динамическом режиме2) Динамические характеристики и понятие рабочей точки3) Ключевой режим работы транзистора1) Понятие о динамическом режиме.Динамическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором в выходной цепи стоит нагрузочный резистор, за счёт которого изменение входного тока или напряжения будет вызывать изменение выходного напряжения.Е. А. Москатов.

Стр. 38IкRкURКVT1UКЭUвхEбRнEкРис. 76На Рис. 76 резистор Rк – это коллекторная нагрузка для транзистора, включённого по схеме сОЭ, обеспечивающая динамический режим работы.Eк = URк + UкэURк = Iк ∙ RкEк = Uкэ + Iк ∙ RкUкэ = Eк - Iк ∙ Rк – уравнение динамического режима работы транзистора.2) Динамические характеристики и понятие рабочей точки. Уравнение динамического режима является уравнением выходной динамической характеристики. Так как этоуравнение линейное, выходная динамическая характеристика представляет собой прямую линию и строится на выходных статических характеристиках (смотрите Рис.

77).Iб4IКI КНIб3РТIКоIб2Iб1EкUКЭоURКUкэРис. 77Две точки для построения прямой находятся из начальных условий.Iк при Uкэ=0 называется током коллектора насыщения. Выходная динамическая характеристика получила название нагрузочной прямой. По нагрузочной прямой можно построить входную динамическую характеристику. Но поскольку она очень близка к входной статической характеристике при Uкэ>0, то на практике пользуются входной статической характеристикой.Точка пересечения нагрузочной прямой с одной из ветвей выходной статической характеристикой для заданного тока базы называется рабочей точкой транзистора.

Рабочая точка позволяет определять токи и напряжения, реально существующие в схеме.3) Ключевой режим работы транзистора (транзистор в режиме ключа). В зависимости от состояния p-n переходов транзисторов различают 3 вида его работы:Режим отсечки.