1.2. Однокаскадні підсилювачі на біполярних транзисторах
1.2.1 Підсилювач за схемою зі спільним емітером (се)
Принципова схема підсилювача зі СЕ представлена на рис. 1.9.
Рис. 1.9
На цій схемі:
− опір,
що задає режим роботи транзистора за
постійним струмом на сімействі вхідних
ВАХ,
− опір,
що задає режим роботи транзистора за
постійним струмом на сімействі вихідних
ВАХ,
− опір
навантаження,
− джерело
живлення,
і
− розділові конденсатори, що призначені
для забезпечення незалежності режиму
роботи транзистора за постійним струмом
від параметрів вхідного джерела та
навантаження. За відсутності конденсатора,
наприклад
,
потенціал бази транзистора зменшувався
б майже до нуля внаслідок низького
значення опору
.
Конденсатор
приймає на себе постійну складову
напруги, внаслідок чого потенціал бази
транзистора за постійним струмом
повністю визначається величиною
та параметрами джерела
,
незалежно від параметрів вхідного
джерела. Аналогічна картина спостерігається
у вихідному колі. Ємності конденсаторів
та
обираються достатньо великими, з таким
розрахунком, щоб їх опір синусоїдальному
сигналу був незначний.
− біполярний
транзистор, що працює в активній області
вихідних ВАХ. Він обирається з умов:
1)
(гранична частота підсилення повинна
бути втричі більша найбільшої частоти
підсилювального сигналу);
2) мають
бути забезпечені гранично допустимі
параметри
(дивись рис. 1.10, а).
1.2.2. Режим роботи підсилювача за постійним струмом
Режим роботи такого підсилювача описується системою рівнянь (1.7):
Розглянемо сімейство вихідних (рис. 1.10, а) та вхідних (рис. 1.10, б) характеристик.
а) б)
Рис. 1.10
Оскільки рівняння (1.7, а) є рівнянням прямої лінії, то достатньо побудувати дві точки, які їй належать.
1.
=>
.
Нехай
.
2.
=>
.
Побудована пряма, по якій рухається робоча точка транзистора при підсиленні сигналу, називається навантажувальною прямою.
Для забезпечення лінійного режиму роботи транзистора посередині навантажувальної прямої обирають точку спокою О та визначають її координати. Точку спокою знаходять також і на вхідних ВАХ.
При
підстановці координат точки О
у рівняння (1.7, б) отримаємо формулу для
розрахунку значення
:
.
(1.8)
Для
більшості транзисторів
.
Підсилення сигналу відбувається за рахунок того, що малим змінам напруги на вході підсилювача відповідають відносно великі зміни струму колектора та вихідної напруги (рис. 1.11, рис. 1.12).
Рис. 1.11
Максимальному
струму бази
відповідає максимальний струм колектора
та мінімальна напруга
.
Рис. 1.12
Зміна
фази вихідного сигналу на 180○
називається інвертуванням.
Таким чином, підсилювальний каскад зі
спільним емітером інвертує фазу вхідної
напруги на
(рис. 1.13).
Рис. 1.13
Роздільний конденсатор «зрізає» постійну складову вихідного сигналу і в навантаженні виділяється підсилений інвертований синусоїдальний сигнал.