1.1.13. Нагрузочные характеристики транзистора

Характеристики транзистора при наличии нагрузки называются нагрузочными характеристиками. Они имеют иной вид, чем статические характеристики, так как в данном режиме выходное напряжение не остаётся постоянным.. Напряжение коллектора при наличии сопротивления R_Н в его цепи и ток коллектора I_К связаны соотношением:

или (31)

Это выражение, являющееся уравнением прямой, и представляет собой выходную нагрузочную характеристику транзистора. Эта прямая пересекает оси координат в точках при U_к=0 и при . Нагрузочная характеристика строится на семействе выходных статических характеристик транзистора (рис. 16).

Д ля получения входной нагрузочной характеристики транзистора перенесем на семейство входных статических характеристик точки А B, С полученной нами выходной нагрузочной характеристики. Соединяя эти точки плавной кривой (рис. 17), получим требуемую характеристику.

В схеме ОЭ входные статические характеристики в активном режиме

практически сливаются и в справочниках обычно приводится лишь одна характеристика для достаточно большого напряжения U_КЭ, и ее можно принять в качестве входной нагрузочной характеристики.

По построенным нагрузочным характеристикам можно произвести расчет режима усиления: выбрать область неискаженного усиления, определить напряжение или ток смещения, допустимую амплитуду сигнала, входную и выходную мощность, коэффициент усиления по току, напряжению и мощности.

1.1.14. Связь коэффициентов усиления с h-параметрами

В нагруженном режиме к уравнениям, связывающим приращения токов и напряжений, добавляется еще одно, связывающее приращение выходного тока и напряжения согласно нагрузочной характеристике:

,

.

Три уравнения связывают четыре переменные, таким образом, только одна из них является независимой. Исключая из этих уравнений те или другие величины получаем:

. (32)

. (33)

Обычно

h₂₂<<1/R_Н, (34)

h₁₁/R_Н>>h₁₂h₂₁, (35)

тогда

(32а)

(33а)

(36)

1.1.15. Усилительные свойства транзистора при различных способах включения

Для маломощного транзистора можно взять следующие типичные значения h-параметров:

• в схеме с ОБ:

• в схеме с ОЭ

• в схеме с ОК

Чтобы выполнялись условия (34), (35) положим R_н=30кОм для схемы ОБ и 2кОм для схем ОЭ. Тогда получим:

1. Для схемы с ОБ: K_I=0.98, K_U= - 0.98*10³1000 K_P1000

Недостатком схемы с ОБ является низкое входное сопротивление, затрудняющее согласования ступеней усиления.

2. Для схемы с ОЭ: K_I=50, K_U= - 66.770 K_P3500

Благодаря более высокому входному сопротивлению и более высокому усилению по мощности схема с ОЭ получила на практике самое широкое распространение.

3. В схеме с ОК на эмиттерном переходе действует напряжение , равное разности между входным и выходным напряжениями. Поэтому коэффициент усиления по напряжению схемы с ОК всегда меньше единицы:

.

.

Условие (35) в схеме ОК не выполняется, обычно , и коэффициент усиления по напряжению близок к единице.

Коэффициент усиления по току: .

Схема с ОК отличается высоким входным и низким выходным сопротивлением:

или .

Схему с ОК называют также эмиттерным повторителем. Эта схема применяется в основном для согласования источника сигнала с большим входным сопротивлением с нагрузкой, имеющим малое сопротивление, при осуществлении усиления по току.