5.2.2 Схемы включения транзисторов

Транзистор, имеющий входную и выходную цепи, можно рассматривать как четырехполюсник, а так, как выводов только три, то один будет общим для входной и выходной цепей. В связи с этим, возможны три варианта схем включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК).

а б в

а – схема с ОБ; б – схема с ОЭ; в – схема с ОК

Рисунок 5.3 - Схемы включения транзисторов

Наибольшее распространение получила схема включения с общим эмиттером – она позволяет получить усиление сигнала и по току и напряжению. Схема с ОК дает усиление сигнала только по току, но позволяет реализовать усилитель с высоким входным сопротивлением и малым выходным. Эти свойства позволяют использовать каскад с ОК в качестве согласователя функциональных узлов электронных схем. Схема с ОБ дает усиление только по напряжению, обладает малым входным и большим выходным сопротивлением и широкого распространения не получила. В связи с этим, рассмотрим более подробно работу схем с ОЭ и ОК

5.2.3 Схема с общим эмиттером

Для схемы с ОЭ входным сигналом является напряжение U_бэ (рису-нок 5.4а). входные характеристики представляют собой зависимость I_б = f(U_бэ) при U_кэ = const и имеют вид прямой ветви PN перехода.

а б

в г

а – схема включения; б – семейство входных статических характеристик;

в – схема для определения U_кб; г – семейство выходных статических

характеристик

Рисунок 5.4 – Включение транзистора по схеме с общим эмиттером

С увеличением U_кэ толщина базы уменьшается и ток базы снижается, потому что в области базы уменьшается вероятность рекомбинации носителей, поставляемых эмиттером, так как они быстрее перебрасываются через коллекторный переход. При U_кэ = 0 два перехода оказываются включенными параллельно (рисунок 5.4в) и это обуславливает резкую зависимость тока базы от U_б^.

Выходными величинами в схеме с ОЭ являются Iк и напряжение на нагрузке. выходные характеристики представляют зависимость I_k = f(U_кэ) при I_б = const (рисунок 5.4г) и имеют вид обратной ветви ВАХ PN перехода.

На участке характеристики ОА (рисунок 5.4г) напряжение U_к < U_бэ и коллекторный переход находится под прямым смещением, так как по второму закону Кирхгофа

U_кб = U_кэ – U_бэ

При U_кэ > U_бэ переход обратно смещен и выходная характеристика приобретает вид обратной ветви PN перехода. При I_б = 0 оба перехода закрыты и коллекторный ток приблизительно равен 2I_ко. Такой режим работы транзистора называют режимом отсечки.

Коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ определяется следующим образом

 = I_к/I_б.

Оценим коэффициенты усиления:

где - коэффициент передачи тока в схеме с ОБ.

5.2.4 Схема с общим коллектором

Для этой схемы входные характеристики представляют собой зависимость I_б = f(U_бк), а выходные I_э = f(U_эк). Входные характеристики похожи на входные характеристики для схемы с ОЭ (рисунок 5.5б), однако, значения входных напряжений в схеме с ОК в сотни раз больше. Это объясняется тем, что прямое напряжение между базой и эмиттером (управляющее для транзистора) создается как разность между выходным и входным (рисунок 5.5а) и его можно найти из выражения:

U_вх = U_бэ + U_вых

а б в

а – схема включения; б – семейство входных статических характеристик;

в – семейство выходных статических характеристик

Рисунок 5.5 – Включение транзистора по схеме с общим коллектором

Выходные характеристики схемы с ОК (рисунок 5.5в) также близки к выходным ВАХ схемы с ОЭ, хотя и отличаются большим наклоном в области I_б > 0.

Коэффициент передачи тока базы в схеме с ОК определяется соотношением:

.

Оценим коэффициент усиления по напряжению:

так как U_бэ << U_вх и, следовательно усиление по напряжению в этой схеме отсутствует, т.е. U_вых  U_вх. В связи с этим, схему с ОК часто называют эмиттерным повторителем.

Коэффициент усиления по мощности находится из выражения: