Лекция 16

8.4. Электронные усилители на биполярных транзисторах

Усилители низкой частоты на биполярных транзисторах имеют предварительные и выходные каскады усиления.

Рассмотрим принцип работы усилителя на биполярном транзисторе, собранного по схеме с общим эмиттером. Предварительный каскад усилителя приведен на рис.8.10.

Напряжение синусоидального сигнала через разделительный конденсатор поступает на участок база-эмиттер транзистора VT. При этом конденсаторы большой ёмкости и отделяют цепь постянного тока (цепь питания транзистора) от цепи источника входного сигнала и цепи нагрузки. Для нормальной работы транзистора VT между эмиттером и базой должно быть приложено небольшое постоянное напряжение смещения (десятые доли вольта).

Рис.8.10. Предварительный каскад усилителя на биполярном транзисторе

Для получения применен резистор , играющий роль отрицательной обратной связи по току . Так, если , то с увеличением , увеличивается базовый ток и уменьшается входной ток . При этом напряжение невелико, им пренебрегаем. Изменение входного сигнала вызывает изменение коллекторного тока и напряжения на нагрузке . Коэффициенты усиления по напряжению (току) определяются соотношениями , .

Расчёт такого каскада показан графически на рис.8.11. Здесь приведены входная характеристика и выходные статические характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Если принять, что сопротивление нагрузки и напряжение источника заданы, то положение линии нагрузки на выходных характеристиках транзистора определяется линией СD. Выбираем на этой линии рабочий участок АВ.

Рабочая точка О при синусоидальном входном сигнале находится в середине этого участка. Проекция отрезка АО на ось ординат определяет амплитуду коллекторного тока, а проекция того же отрезка на ось абсцисс – амплитуду переменной составляющей коллекторного напряжения. Рабочая точка О указывает, что транзистор находится в режиме покоя (значения и ).

Кроме того, точка О определяет ток покоя базы , а следовательно, и положение рабочей точки О’ на входной характеристике. Точкам А и В выходных характеристик соответствуют точки А’ и В’ на входной характеристике. Проекции отрезка А’О’ на оси абсцисс и ординат определяют соответственно ампитуды переменных входных сигналов по напряжению и току. На практике в качестве входной характеристики используют характеристику, в которой = .

Рис.8.11. Графический расчёт параметров предварительного каскада усилителя на биполярном транзисторе

Выходной каскад УНЧ может быть собран на транзисторе по схеме с общим эмиттэром, который изображён на рис.8.12. При этом для увеличения мощности на нагрузке необходимо выполнить условие, при котором сопротивление нагрузки , где внутреннее сопротивление коллекторно-эмиторной цепи транзистора, которое составляет сотни ОМ, то есть больше сопротивления нагрузки .

Рис.8.12. Выходной каскад усилителя на биполярном транзисторе

(усилитель мощности)

Понижающие трансформаторы применяют для согласования с , при этом сопротивление первичной обмотки трансформатора , где коэффициент трансформации зависит от отношения витков вторичной и первичной обмоток.