Каскад усиления напряжения на биполярном транзисторе
В простейшем усилительном каскаде на биполярном n—р—n- транзисторе (рис. 1.8, а) входной сигнал от источника сигнала (генератора) подается между базой и эмиттером, а выходной снимается между эмиттером и коллектором. Общей точкой входа и выхода является эмиттер, поэтому рассматриваемый каскад называют каскадом с общим эмиттером (ОЭ).
Режим каскада подбирают таким образом, чтобы транзистор находился в активном режиме, т. е. на эмиттерный переход подают прямое напряжение, а на коллекторный — обратное. Тогда при отсутствии входного сигнала (в режиме покоя) во всех цепях каскада проходят только постоянные токи.
Появление входного сигнала изменяет напряжение на эмиттерном переходе, что вызывает появление переменных составляющих во всех токах транзистора.
В результате во входной и выходной цепях каскада будут происходить изменения тока и напряжения около того постоянного значения, которое определяется режимом покоя (рис. 1.8,6). Для работы усилительного каскада важно, что изменения выходного коллекторного тока происходят в такт с изменениями входного (базового) тока, а в связи с тем, что транзистор является усилительным прибором, в котором ток коллектора в десятки раз превышает ток базы, в рассматриваемом каскаде происходит усиление тока и напряжения.
Рис. 1.8. Усилительный каскад на биполярном транзисторе (а) и временные диаграммы его работы (б)
Последнее наблюдается в том случае, если выходное напряжение, которое зависит от падения напряжения на резисторе Rк, оказывается больше входного напряжения Uвх. При этом выходное напряжение
Uвых = Eк—Iк*Rк (1.3)
противоположно по фазе входному напряжению (рис. 1.8,6).
Рис. 1.9. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с фиксированным током базы
В схемах усилительного каскада на рис. 1.8,а используются два источника постоянного напряжения Eб и Ек, что неудобно с конструктивной точки зрения. Более удобны схемы с одним источником постоянного напряжения. В простейшей схеме с фиксированным током базы (рис. 1.9,а) в отсутствие сигнала ток базы определяется напряжениями Еп, Uбэ и внутренним сопротивлением Рб:
Eк = Rб*Iб + Uбэ (1.4)
Нестабильность положения точки покоя при изменении температуры окружающей среды заставляет вводить в усилительные каскады специальные схемы стабилизации. Чаще других используют коллекторную (рис.1.10,а) и эмиттерную (рис. 1.10,6) схемы стабилизации.
Рис. 1.10. Коллекторная (а) и эмиттерная (б) схемы стабилизации положения рабочей точки транзистора
Каскад усиления напряжения на полевом транзисторе
В отличие от биполярных транзисторов эффект управления выходным током в полевых транзисторах достигается не диффузией носителей заряда, а действием электрического поля. Это значит, что в идеальном случае эффект управления достигается без потери энергии (входной ток равен нулю).
Схема простейшего усилительного каскада на полевом транзисторе с p—n- переходом показана на рис. 1.11,а. Эту схему называют схемой с общим истоком (ОИ), так как входной сигнал генератора подается между затвором и истоком, а выходное напряжение, снимаемое с резистора Re, находится между истоком и стоком.
При появлении входного сигнала меняется напряжение между затвором и истоком, что изменяет ширину канала транзистора. Положительное напряжение на затворе расширяет канал, а отрицательное - сужает его.
Рис. 1.11. Схема простейшего усилительного каскада на полевом транзисторе (схема с общим истоком (ОИ))