24. Схема включения биполярного транзистора в режиме усиления тока (эмиттерный повторитель). Особенности работы.

25. Принцип работы биполярного транзистора с общей базой при подаче синусоидального напряжения.

Будем считать, что источник сигнала по отношению к транзистору является генератором тока  i_Г  I_Гm sin  t, где I_Гm=E_Гm/R_Г.Тогда полный входной ток транзистора можно считать известным . (3.43)

Сопротивление нагрузки будем считать большим R_Н >> R_К.

Для описания работы транзистора воспользуемся семейством выходных характеристик (рис. 3.31) i_К=f(i_Б,u_КЭ). Учитывая, что характеристика резистора R_К подчиняется закону Ома, получим:

,

где ( E_К - u_КЭ) - падение напряжения на резисторе R_К. Это уравнение называется уравнением нагрузочной линии. Ее график имеет вид прямой линии, проходящей через точку E_К на оси абсцисс и через точку E_К /R_К, на оси ординат. Чем меньше R_К, тем более круто проходит нагрузочная линия. Поскольку через транзистор и R_К протекает один и тот же ток i_К, то его величина и напряжение u_КЭ могут быть найдены путем решения системы уравнений:

. (3.44)

Эта система уравнений может быть решена графически, путем нахождения точек пересечения нагрузочной линии с графиками выходных характеристик транзистора. Для определения параметров режима по постоянному току примем e_Г =0. Тогда значения постоянной составляющей тока коллектора I_К (0) и напряжения U_КЭ (0) определяются пересечением нагрузочной линии и статической характеристики транзистора, снятой при i_Б =I_Б (0), - см. рис. 3.31, точка А.

 

При подаче на вход каскада напряжения e_Г ток базы будет изменяться относительно I_Б (0) по синусоидальному закону с амплитудой

и рабочая точка будет перемещаться по нагрузочной линии между точками B и C. Соответственно будет изменяться ток коллектора с амплитудой I_Кm около значения I_К (0) и напряжение на коллекторе с амплитудой U_Кm около значения U_КЭ (0). При этом ток коллектора i_К будет находиться в фазе с током базы i_Б, а выходное напряжение u_КЭ в противо-фазе. ( Увеличению тока базы соответствует увеличение тока коллектора и уменьшение напряжения на коллекторе. См. рис. 3.31).

26. Принцип работы биполярного транзистора с общим эмиттером при подаче синусоидального напряжения.

Для определения входного напряжения u_БЭ необходимо воспользоваться входной характеристикой транзистора i=f(u_БЭ) при u_КЭ=U_К(0) рис.3.32. (Строго говоря, при больших U_Кm может потребоваться семейство входных характеристик, снятых при различных u_КЭ, но , как правило, влиянием u_КЭ на входной ток можно пренебречь). Постоянному току I_Б(0) соответствует постоянное напряжение U_Б(0). При изменении тока базы с амплитудой I_Бm входное напряжение изменяется с амплитудой U_Бm. Обратим внимание на то, что выходное напряжение в данном каскаде (ОЭ) противофазно входному. Графические расчеты могут выполняться и без учета введенных ранее ограничений.

 

27.Динамический режим работы биполярного транзистора.

Динамические характеристики и понятие рабочей точки Уравнение динамического режима является уравнением выходной динамической характеристики. Так как это уравнение линейное, выходная динамическая характеристика представляет собой прямую линию и строится на выходных статических характеристиках (рис. 1.13).       Две 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 (РТ). Рабочая точка позволяет определять токи и напряжения, реально существующие в схеме.

1.6.3. Ключевой режим работы транзистора

В зависимости от состояния p-n переходов транзисторов различают три вида его работы – режим отсечки, режим насыщения и линейный режим.

Режим отсечки. Это режим, при котором оба его перехода закрыты (и эмиттерный и коллекторный). Ток базы в этом случае равен нулю. Ток коллектора будет равен обратному току. Тогда уравнение динамического режима примет вид UКЭ = EК – IКобRК. Произведение IКоб RК будет равно нулю. Значит, UКЭ → EК. Режим насыщения – это режим, когда оба перехода – и эмиттерный, и коллекторный открыты, в транзисторе происходит свободный переход носителей зарядов, ток базы будет максимальный, ток коллектора будет равен току коллектора насыщения. IБ = max; IК ≈ IКн; UКЭ = EК – IКн RН. Произведение IКн RН будет стремиться к EК. Значит, UКЭ → 0.

Линейный режим – это режим, при котором эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт.

I_Бmax > I_Б > 0;

I_Кн > I_К > I_Коб;

E_К > U_КЭ > U_КЭнас.

 

Ключевым режимом работы транзистора называется такой режим, при котором рабочая точка транзистора скачкообразно переходит из режима отсечки в режим насыщения и наоборот, минуя линейный режим (рис. 1.15, б). Для этого необходимо включить транзистор по схеме, представленной на рис. 1.15, а.

 

Рис. 1.15. Ключевой режим работы биполярного транзистора:а – схема включения; б – диаграмма работы.

 

Резистор R_Б ограничивает ток базы транзистора, чтобы он не превышал максимально допустимого значения. В промежуток времени от 0 до t₁входное напряжение и ток базы близки к нулю, и транзистор находится в режиме отсечки. Напряжение U_КЭ, является выходным и будет близко к E_К. В промежуток времени от t₁ до t₂ входное напряжение и ток базы транзистора становятся максимальными, и транзистор перейдёт в режим насыщения. После момента времени t₂ транзистор переходит в режим отсечки.

Следовательно, можно сделать вывод, что транзисторный ключ является инвертором, т. е. изменяет фазу сигнала на 180°.