4.2 Нагрузочные прямые постоянного и переменного тока

На выходных характеристиках транзистора точка покояА, соответствующая выбранному значению тока базы I_Б0, лежит на нагрузочной прямой постоянного тока (рис. 4.3). Её координаты обозначены как I₀ и U₀. Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку Е на оси абсцисс и точку Е / R_К на оси ординат в соответствии с уравнением второго закона Кирхгофа для коллекторной цепи

(4.1)

Наклон нагрузочной прямой постоянного тока определяется сопротивлением выходной цепи постоянному току В общем случае оно включает все сопротивления, последовательно подключенные в выходной цепи транзистора к источнику питания.

Через разделительный конденсатор к коллектору подключена нагрузкав которую передается часть переменной составляющей коллекторного тока. Другая часть ответвляется в резисторR_К Следовательно, для переменной составляющей коллекторного тока резисторыR_К и соединены параллельно. Их параллельное соединение называют сопротивлением выходной цепи переменному току:

(4.2)

При передаче сигнала мгновенные значения тока и напряжения в коллекторной цепи транзистора определяются соотношениями

(4.3)

(4.4)

причем переменные составляющие связаны уравнением

(4.5)

Знак минус подчеркивает тот факт, что с ростом коллекторного тока напряжение на транзисторе (вследствие увеличения падения напряжения на резисторе R_К) уменьшается. Знак минус говорит о свойстве каскада с общим эмиттером инвертировать фазу входного сигнала при усилении.

Подставив в уравнение (4.5) значения переменных составляющих коллекторного тока и напряжения из (4.3) и (4.4), получим уравнение нагрузочной прямой переменного тока

(4.6)

Она проходит через точку покоя и точку на оси абсцисс с координатойПо ней совершает колебания рабочая точка под действием сигнала, причемиопределяют амплитуды переменных составляющихидля заданной амплитуды изменения базового тока

Путем рассмотренных графических построений легко определяется коэффициент усиления по напряжению при работе каскада в режиме большого сигнала.

4.3 Анализ каскада в области средних частот

Для режима малого сигнала расчет проводят аналитическим путем с использованием эквивалентных схем. С целью упрощения анализа выделяют на АЧХ области нижних, средних и верхних частот и проводят анализ отдельно для каждой частотной области.

При построении эквивалентной схемы усилительного каскада в области средних частот рабочего диапазона закорачиваются источник постоянного напряжения Е, конденсаторы С1 и С2, транзистор заменяется его эквивалентной схемой для средних частот (не учитываются емкости переходов и зависимость от частоты). В схеме рис. 4.4 транзистор заменен приближенной схемой замещения с использованиемh-параметров для схемы включения с ОЭ, выделенной пунктирной линией.

Входное сопротивление каскада (смотрим на входную цепь каскада со стороны источника сигнала)

(4.7)

Выходное сопротивление каскада (смотрим на выходную цепь каскада со стороны нагрузки)

(4.8)

Коэффициент усиления по напряжению

(4.9)

где

Знак минус говорит о том, что каскад с ОЭ инвертирует фазу входного сигнала.

Коэффициент усиления каскада по току

(4.10)

Сквозной коэффициент усиления

(4.11)

Каскад с ОЭ дает усиление и по напряжению, и по току, обеспечивая значительное усиление сигнала по мощности