2. Динамічні параметри бiполярного транзистора

Основними показниками транзисторного пiдсилювального каскаду при любiй схемi включення транзистора являються:

вхiдний опiр

; (3.3)

вихiдний опiр

; (3.4)

коефiцiєнт пiдсилення по струму

; (3.5)

коефiцiєнт пiдсилення по напрузi

; (3.6)

коефiцiєнт пiдсилення по потужностi

(3.7)

Нижче будуть розглянутi вказанi основнi показники роботи транзистора, якi залежать вiд конкретної схеми його включення i мають рiзнi значення, що буде визначати область практичного застосування цих схем.

2.1. Схема з спiльною базою

С хема пiдсилювача, в якiй спiльним електродом транзистора являється база, показана на рис.

В цiй схемi вхiдним електродом служить емiтер. В його коло включається джерело Е_е i резистор R_е, якi забезпечують необхiдну пряму напругу на емiтерному переходi (U_ебо) i струм емiтера (I_ео) в режимi спокою (iндекс "0" в позначеннях U_еб i I_е вказує на те, що на емiтер вхiдний сигнал ще не подається).

На вхiд пiдсилювача через перехiдний ланцюг, який складається з роздiльного конденсатора С_р1 i резистора R_е подається сигнал вiд генератора з ЕРС е_г i внутрiшнiм опором R_г. Якщо ЕРС генератора сигналу змiнюється по синусоїдальному закону , то на резисторi R_е видiлиться напруга U_вх = U_mвхsin t, причому внаслiдок падiння напруги на внутрiшньому опорi R_г U_mвх < E_m. Напруга U_вх пiдводиться безпосередньо до дiлянки емiтер-база, тому можна позначити U_mвх = U_me, а U_вх = U_еб.

Коло колектора складається з резистора навантаження R_к i джерела постійної напруги Е_к. Робота пiдсилювача пояснюється епюрами, показаними на рис. .Початковий струм спокою I_ко утворює на R_к падiння напруги I_коR_к, тому напруга на колекторi в режимi спокою буде менше напруги Е_к (рис.д) i визначається з умови

U _кб = Е_к – I_к R_к. (3.8)

Пiд дiєю вхідної напруги ( ) пряма напруга на емiтерному переходi змiнюється (рис. б), що супроводжується змiною струмiв емiтера i колектора (рис. в,г).

Якщо робота вiдбувається на лiнiйних дiлянках характеристик транзистора, то форми перемiнних складових струму емiтера i колектора збiгаються з формою вхідної напруги: ,

Напруга колектора залежить вiд струму колектора i згiдно з виразом (3.8) також змiнюється по синусоїдальному закону:

.

Змiнна складова цієї напруги через роздiльний конденсатор поступає на вихiд пiдсилювача. При певному виборi опору резистора R_к амплiтуда вихідної напруги U_mвих = I_mк R_к (рис. е) буде бiльша амплiтуди сигналу, який поступає на вхiд пiдсилювача (рис. а). Це свiдчить про пiдсилення сигнала по напрузi в схемi з СБ. При цьому в схемi з СБ фази вихiдної i вхiдної напруг збiгаються.

Д ля визначення основних показникiв транзисторного пiдсилювача (див. рис. ) представимо його у виглядi еквівалентної схеми . В цiй схемi .

Але тому , отже, можна вважати, що I_вх I_е.

Визначимо вказанi в п.3.2 основнi показники при схемi включення транзистора з СБ.

Вхiдний опiр

(3.9)

Оскiльки величина опорiв i незначна, вхiдний опiр каскаду з СБ досить низький (одиницi-десятки Ом).

Вихiдний опiр

. (3.10)

Коефiцiєнт пiдсилення по струму

. (3.11)

(внаслiдок того, що при включеннi навантаження R_к струм колектора зменшується, коефiцiєнт пiдсилення по струму для каскада з СБ завжди декiлька менше статичного коефiцiєнта передачi струму емiтера ).

Коефiцiєнт пiдсилення по напрузi:

. (3.12)

Коефiцiєнт пiдсилення по потужностi:

. (3.13)

Таким чином, схема з СБ придатна для пiдсилення напруги i потужностi. Малий вхiдний опiр схеми дозволяє на ВЧ вирiшити задачу узгодження високоомних вхiдних кiл пiдсилювальних трактiв з низькоомним виходом джерел вхiдних сигналiв (антен, кабелiв i т.i.). Крiм того, схема з СБ бiльш стiйка до самозбудження i вносить при пiдсилюваннi незначнi спотворення.