Робота транзисторного каскаду в режимі малого сигналу

При роботі транзисторного каскаду в режимі малого сигналу забезпечується найбільше підсилення вхідного сигналу при мінімальних спотвореннях. Характерною рисою даного режиму є те, що при всіх можливих значеннях вхідного сигналу робоча точка транзистора не виходить з лінійної області.

Розрахунок режиму малого сигналу складається зі знаходження постійних і змінних складових струмів і напруг у транзисторному каскаді. Розрахунок постійних складових дозволяє знайти параметри робочої точки транзисторного каскаду (статичний режим). Розрахунок змінних складових — підсилювальні властивості каскаду в цій точці.

Коефіцієнт підсилення по напрузі визначається відношенням амплітуд вихідної синусоїдальної напруги до вхідного:

(4.17)

Величина цього параметра в схемі з загальним емітером приблизно дорівнює відношенню опору в ланці колектора r_К до опору в ланці емітера r_Е:

(4.18)

Опір у ланці колектора визначається паралельним з'єднанням опору колектора і опору навантаження, роль якого може грати, наприклад, вхідний опір наступного каскаду:

(4.19)

Опір у ланці емітера r_Е – це опір емітерного переходу, рівний r_Е = 25 мВ/І_Е, причому через мале значення струму бази можна вважати . Якщо в ланці емітера включений резистор опором R_Е, те коефіцієнт підсилення варто розраховувати по формулі:

(4.20)

Важливими параметрами транзисторного каскаду є також вхідний і вихідний опори.

Вхідний опір підсилювача по змінному струмі визначається як відношення амплітуд синусоїдальної вхідної напруги U_ВХ.m і вхідного струму І_ВХ.m:

(4.21)

Вхідний опір підсилювача по змінному струмі обчислюється як паралельне з'єднання вхідного опору транзистора і резисторів у ланці зміщення бази. У схемі рис. 4.4 використовується один резистор R_Б тому вхідний опір каскаду дорівнює:

(4.22)

Значення диференціального вихідного опору схеми знаходиться по напрузі U_ХХ.m холостого ходу на виході підсилювача і по напрузі U_ВИХ.m, виміряного для опору навантаження R_Н з наступного рівняння, розв'язуваного відносно r_ВИХ:

(4.23)

Вибір робочої точки транзисторного каскаду визначає особливості роботи транзисторного каскаду. Максимальна величина неспотвореної змінної напруги на виході може бути отримана за умови, коли в статичному режимі постійна напруга на колекторі дорівнює половині напруги колекторного джерела живлення U_К = Е_К/2.

При невдалому виборі амплітуди вхідного сигналу і величини базового зміщення виникають спотворення: вихідна напруга приймає несинусоїдальну форму. Для усунення спотворень потрібно скорегувати положення робочої точки чи зменшити амплітуду вхідного сигналу.

Короткий опис лабораторної роботи

Опис лабораторного макету

Даний лабораторний макет дозволяє дослідити роботу біполярного транзистора, який ввімкнений по схемі зі спільним емітером. Макет містить два транзистори: КТ315 (малопотужний високочастотний транзистор n-p-n-типу) та КТ815 (потужний середньочастотний транзистор n-p-n-типу). Також макет містить регулятори вхідної напруги (напруга на базі) та напруги живлення (напруга, яка подається через резистор навантаження на колектор). Встроєні мікро- та міліамперметри дають змогу вести спостереження за струмом бази та колектора відповідно, а виводи на боковій панелі дозволяють підключати вольтмери, якими проводиться вимірювання напруги бази та колектора. За допомогою комутуючого перемикача можна вибирати досліджуваний транзистор.