18.5. Рабочая точка. Принцип работы усилителя

Принцип работы усилителя рассмотрим на примере усилительного каскада (см. рис. 18.8, а). В отсутствие усиливаемого сигнала при подаче на эмиттерный и коллекторный переходы напряжения смещения в цепях транзистора проходят постоянные токи во. входной цепи и в ….выходной, а на входных и выходных зажимах (нуль в индексах величин означает, что рассматривается режим по постоянному току) устанавливаются соответственно напряжения равное напряжению смещения на эмиттерном переходе, и определяемое э. д. с. источника питания и сопротивлением резистора в соответствии с уравнением (18.23).

Как было сказано ранее, эти значения токов и напряжений определяют положение точки на статических характеристиках, которую называют начальной рабочей точкой.

Если на вход усилителя подается сигнал, например синусоидальной формы [график u_с =f(t) на рис. 18.10, а], то он алгебраически суммируется с постоянным напряжением смещения на эмиттерном переходе и рабочая точка А перемещается между точками В и С.

В отрицательные полупериоды напряжение сигнала складывается с отрицательным напряжением смещения, напряжение смещения базы увеличивается, в результате чего увеличивается ток базы и коллекторный ток и рабочая точка плавно перемещается из положения А и А' соответственно в положение С и С'. В положительные полупериоды напряжение сигнала, складываясь с отрицательным напряжением смещения, снижает напряжение смещения базы, поэтому токи базы и коллектора уменьшаются, а рабочая точка плавно перемещается в положение В и В'. На выходной характеристике соответственно С" и В". Токи и изменяются в фазе с изменениями мгновенного значения суммарного напряжения В цепи источник э. д. с. смещения — коллекторный переход проходит пульсирующий ток, состоящий из постоянной и переменной составляющих тока такой же формы, как и входной сигнал. Переменная составляющая тока создаст на резисторе падение напряжения, амплитуда которого равна амплитуде выходного сигнала При этом напряжение на резисторе изменяется синфазно, а выходное напряжение находится в противофазе с напряжением сигнала (рис. 18.10, в). При большом сопротивлении амплитуда выходного сигнала U_вых_m значительно больше амплитуды напряжения сигнала U_cm (напряжение сигнала порядка десятка милливольт, ток - десятка микроампер, а выходное напряжение порядка нескольких вольт, ток — нескольких миллиампер). Таким образом, в приборе происходит усиление как напряжения, так и тока сигнала, а следовательно, и мощности.