3.3 Робота біполярного транзистора у динамічному режимі
Під
час роботи БТ у різних електронних
схемах до його вхідного кола находять
сигнали у формі змінної напруги, яка
змінює вхідний та вихідний струм
приладу. У цьому разі БТ працює в
динамічному режимі: зміна струму
колектора
у транзисторі відбувається внаслідок
одночасної зміни вхідного струму (
або
)
і напруги на колекторі (
або
).
Основним різновидом динамічного режиму
БТ є підсилювальний режим.
3.3.1 Принцип дії підсилювального каскаду на біполярному транзисторі
Схема зі спільною базою
Схема транзистора підсилювача зі спільною базою зображена на рисунку 3.43.
Рисунок 3.43 – Підсилювальний каскад зі спільною базою
За
відсутності вхідного сигналу (
)
у вхідному колі БТ діє напруга спокою
,
створена за рахунок джерела
,
і протікає струм
- емітерний струм спокою. У вихідному
колі діють відповідно напруга
(від джерела
)
і струм
.
У колі бази
=
-
.
Початковий режим БТ – активний.
При
надходженні на вхід схеми сигналу
починається динамічний режим роботи
БТ. Практично вся напруга
виділяється на резисторі
,
і тоді напруга
змінюватиметься за законом
.
Часові
діаграми напруги і струмів каскаду
показано на рисунку 3.44. Оскільки БТ
працює в активному режимі, разом зі
зміною
змінюватимуться емітерний
,
колекторний
струми, а також напруга на колекторі
(рис. 3.44). Колекторна напруга змінюється
за законом
.
З
діаграм видно, що вхідна
і вихідна
напруги схеми змінюються у фазі одна
відносно іншої (каскад за схемою зі
спільною базою не інвертує вхідного
сигналу). Амплітуда
може бути більша за амплітуду вхідного
сигналу, якщо відповідно вибрати
величину колекторного опору
,
тобто в цьому випадку каскад підсилює
напругу. Процес підсилення полягає в
перетворенні енергії джерела живлення
в енергію вихідного сигналу. При цьому
транзистор відіграє роль своєрідного
регулятора, який керує струмом джерела
.
Величина і форма вихідної напруги
залежать не тільки від величини і форми
вхідного сигналу, величини
,
але й від вибору положення початкової
робочої точки на характеристиках БТ
(
,
,
,
).
Схема зі спільним емітером
Схема
транзисторного підсилювача зі спільним
емітером показана на рисунку 3.45, а
часові діаграми пристрою – на рисунку
3.46. Режим спокою забезпечується двома
джерелами -
(напруга
і струм
)
і
(напруга
і струм
).
Напруга колектора
=
-
.
Рисунок 3.45 – Підсилювальний каскад зі спільним емітером
У режимі
підсилення вхідного сигналу під час
додатного півперіоду вхідної напруги
пряма напруга ЕП транзистора зменшується,
струм бази
та колектора
також зменшуються, що викликає збільшення
напруги колектора
.
Якщо робота відбувається на лінійній
ділянці характеристики транзистора,
то форми змінних складових струмів
бази і колектора збігаються з формою
вхідної напруги, а зміна напруги на
колекторі, зумовлена змінною складовою
колекторного струму, є протифазною
відносно вхідної напруги. Отже, схема
підсилювального каскаду на БТ зі
спільним емітером є інвертувальною
схемою. Як випливає з попереднього
матеріалу, схема рисунка 3.45 здатна
підсилювати не лише напругу, а й струм.
|
Рисунок 3.44 – Часові діаграми напруг і струмів транзисторного каскаду зі спільною базою |
Рисунок 3.46 – Часові діаграми напруг і струмів транзисторного каскаду зі спільним емітером |