1.3.4 Нагрузочные и динамические характеристики

усилительных элементов

В практических схемах транзисторных усилителей в выходную цепь транзистора наряду с источником питания включают сопро­тивление нагрузки, а во входную — источник усиливаемого сиг­нала.

Режим работы транзистора с нагрузкой называется динами­ческим. В этом режиме токи и напряжения на электродах транзи­стора не остаются постоянными, а непрерывно изменяются. Рас­смотрим работу транзистора, включенного по наиболее распро­страненной схеме с общим эмиттером, в динамическом режиме (рисунок 1.20, а). В этой схеме напряжение источника питания Е_к распределяется между участком коллектор — эмиттер (выходом схемы) и нагрузочным сопротивлением R_H так, что напряжение

U_кэ = E_к - I_кR_н. ( 1.40)

Выражение (1.40) представляет собой уравнение динамического режима для выходной цепи. Изменения напряжения на входе транзистора вызывают соответствующие изменения тока эмиттера, базы, а следовательно, и тока коллектора I_к. Это приводит к изме­нению напряжения на R_н, в результате чего изменяется и напря­жение U_кэ.

Обратим внимание на то, что питание транзистора в рассматри­ваемой схеме (как и в любой другой схеме с общим эмиттером) производится от одного источника Е_к. Напряжение на эмиттерный переход подается через резистор R_б в цепи базы. Величина сопро­тивления этого резистора определяет исходную величину

постоян­ного тока базы транзистора при отсутствии входного сигнала.

Характеристики транзистора, находящегося в динамическом режиме, отличаются от характеристик статического режима, так как они определяются не только свойствами самого транзистора, но и свойствами элементов схемы.

59

а ) б )

Рисунок 1. 25 - Динамическая характеристика в семействе выходных характеристик ( а ) и входная динамическая характеристика ( б )

Наиболее часто используются выходные и входные динамиче­ские характеристики.

На рисунке 1.25, а изображены выходные статические характеристи­ки транзистора и приведена динамическая характеристика (нагру­зочная прямая) АВ, соответствующая сопротивлению нагрузки R_н.

Положение нагрузочной прямой на статических характеристи­ках однозначно определяется напряжением источника питания Е_к и сопротивлением резистора R_H. Точка В пересечения нагру­зочной прямой с осью напряжений совпадает с точкой, в которой напряжение на коллекторе равно Е_к. Действительно, эта точка со­ответствует случаю, когда ток коллектора равен нулю. При этом ток в нагрузочном сопротивлении отсутствует и падение напряже­ния на сопротивлении нагрузки равно нулю. Следовательно, все напряжение источника питания Е_к оказывается приложенным к участку коллектор—эмиттер транзистора.

Точка А пересечения нагрузочной прямой с осью токов совпа­дает, с точкой, для которой удовлетворяется условие

I_к = Е_к/ R_н. ( 1.41 )

так как ток коллектора в случае, если бы транзистор можно было открыть полностью (или закоротить), ограничивался бы только величиной сопротивления R_н.

Все промежуточные положения точек на линии нагрузки ха­рактеризуют возможные напряжения и токи в соответствующих цепях транзистора при подаче сигнала с учетом сопротивления нагрузки. Любому току базы соответствуют вполне определенные значения тока коллектора и коллекторного напряжения.

60

Напри­мер, если в режиме покоя (до поступления входного сигнала) был установлен ток базы I_бэ, то рабочая точка Р на нагрузочной прямой укажет соответствующие этому току значения I_к и U_кэ (рисунок 1.25, а).

Входная динамическая характеристика представляет собой за­висимость входного тоад от входного напряжения в динамическом режиме (рисунок 1.25,б).

Чтобы построить входную динамическую характеристику,: нужно, для каждого напряжения на коллекторе (для которого имеется статическая входная характеристика) определить по выходной ди­намической характеристике соответствующий ток базы. Затем на входных статических характеристиках следует отметить точки, которые соответствуют найденным значениям токов базы. Если теперь соединить эти точки А', Р', В' (рисунок 1.25, б) плавной кривой линией, то получим входную динамическую характеристику тран­зистора.