Усилители Графическое представление амплитудной характеристики
Uвых
∆Uвых
Uвых = f(Uвх)
|
Параметры |
|
Кu = ∆Uвых / ∆Uвх |
|
КI = ∆Iвых / ∆Iвх |
|
Кp = Pвых / Pвх |
Uвх |
K(jω) = Кu(ω)·e jφ(ω) |
∆Uвх
284
6.2Включение транзистора
всхему усилительного каскада
Усилительный каскад – электронное устройство, предназначенное для усиления мощности электрических сигналов.
Каскад содержит активные элементы – транзисторы и пассивные элементы – резисторы, конденсаторы, индуктивности, элементы соединения, а также источник питания.
Включение транзистора в схему усилительного каскада
Транзистор в каскаде включают тремя способами:
Б К
Э
ОЭ
С
З
И
ОИ
Б |
К |
ОБ |
ОК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
З |
|
|
|
|
|
|
|
С |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОЗ |
|
|
|
|
ОС |
|||||
«общий» электрод является общим для входной цепи и для выходной.
Режим работы транзистора
Перед тем как подавать на вход усилителя сигнал необходимо обеспечить начальный режим работы транзистора.
Начальное состояние транзистора называют еще статический режим, режим по постоянному току, режим покоя.
Начальный режим работы характеризуется постоянными токами электродов транзистора и напряжениями между этими электродами.
Начальные напряжения и токи транзистора задаются с помощью дополнительных элементов
– резисторов.
211
Режим работы транзистора
Начальный режим транзистора задается с помощью двух схем:
-Фиксированный ток базы,
-фиксированное напряжение базы.
Рассмотрим схему фиксированный ток базы
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк |
|
|
+ Ек |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Iб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iк |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uбэ |
Uкэ |
212
Режим работы транзистора
Условимся:
потенциал общей точки схем равен нулю, все напряжения отсчитываем от нулевого потенциала, далее источник -Ек не показываем, токи текут от положительного потенциала к отрицательному,
|
Ек |
|
Uбэ |
|
|
Ек |
||
Ток базы Iб = Rб |
– Rб |
|
|
Напряжение Uбэ << |
||||
|
|
|
||||||
|
|
Iб ≈ |
|
Ек |
|
|
||
|
|
Rб |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
В данной схеме ток базы задается величинами Ек, Rб, т.е. «зафиксирован» и не зависит от транзистора.
213
Режим работы транзистора
Вусилительных каскадах чаще используется схема
сФиксированным напряжением базы.
Iд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ Ек |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб1 |
|
|
Rк |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Iб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iк |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uбэ Rб2 Uкэ
Резисторы Rб1, Rб2 представляют собой делитель напряжения.
По сопротивлениям течет ток Iд.
Выберем такие сопротивления. чтобы ток Iд >> Iб.
Iд = |
|
Ек |
|
|
|
(Rб1 |
+ R ) |
|
|
|
|
|
|
б2 |
|
Rб2 |
|
Uбэ = Iд·Rб2 = Ек |
|
||||
|
(Rб1 |
+ R ) |
|||
|
|
|
|
|
б2 |
Напряжение на базе зафиксировано делителем напряжения.
Режим работы транзистора
Рассмотрим коллекторную цепь транзистора.
На основании закона Кирхгофа для коллекторной цепи
Ек = Iк·Rк + Uкэ
|
|
|
|
|
|
Ек |
|
Rб1 |
|
|
Rк |
+ |
|
|
|
|
|
|
Iк Iк·Rк
Iб
Uкэ
Это линейное уравнение прямой (в отрезках) в координатах ток-напряжение.
Прямая строится по двум точкам:
-примем Iк = 0, при этом Uкэ = Ек, -примем Uкэ = 0,
при этом Iк = Ек/Rк.
291
Режим работы транзистора
Рассмотрим коллекторную цепь транзистора.
Ек = Iк·Rк + Uкэ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек -примем Ri = 0, |
|
|
|
|
|
|
|
Rк |
|
+ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при этом Uкэ = 0, |
||
|
|
|
|
|
|
|
Iк |
Iк·Rк |
|||
|
|
|
|
|
|
|
-примем Ri >> Rк, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб |
|
Ri |
|
|
|
|
|
|
Uкэ |
при этом Uкэ ≈ Ек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Ек
292
Режим работы транзистора
Ек = Iк·Rк + Uкэ
- при Iк = 0, |
|
Uкэ = Ек, - при |
|
Uкэ = 0, Iк = Ек/Rк. |
|||||||||||||||||||||||
Iк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
′″ |
|
|
|
|
|
|
|
″ |
о |
|||||
Ек/Rк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
″ |
|
60 |
ºС |
Iб = Iб |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iб |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рт |
|
|
|
|
|
|
|
α = arc tg (- 1/Rк). |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
″ |
|
|
|
ºС |
|||||||||||||
Iк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
Iб |
|
20 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I′б |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α |
Iб = 0 |
|
о |
к· |
к |
Ек Uкэ |
Uкэ |
I |
R |
|
293
Ек = Iк·Rк + Uкэ
Построенную прямую называют:
-линия нагрузки,
-нагрузочная прямая,
-нагрузка транзистора по постоянному току.
Выделим точку пересечения нагрузочной прямой с одной из ВАХ транзистора и назовем ее рабочая точка РТ.
Спроецируем РТ на оси тока и напряжения. Получим ток коллектора и напряжение на нем.
Для обозначения начального режима введем символ ‘о‘.
Начальный режим транзистора
характеризуется токами и напряжениями |
|
о |
о |
Iк, |
Uкэ, Iо, U о. |
|
б бэ |
294