3. Схемы включения биполярного транзистора по переменному току

Существуют три основные схемы включения БТ по переменному току: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и с общим коллектором (ОК). Названия схем включения БТ показывают вывод транзистора, являющийся общим для цепи входного и выходного сигнала переменного тока. Как правило, по переменному току общий электрод всегда подключается к проводнику с нулевым потенциалом (к «земле» схемы). Различное включение БТ позволяет строить каскады, отличающиеся друг от друга коэффициентами усиления по напряжению и току, величиной входного и выходного сопротивления, частотными характеристиками. Варианты включения БТ по переменному току без цепей установки рабочей точки изображены на рис. 24.

Для составления схем усилительного каскада с заданным вариантом включения БТ по переменному току пригодны все виды установки рабочей точки, рассмотренные ранее (рис. 16…21). При этом термостабильность каскада определяется видом типа установки рабочей точки, а параметры каскада по переменному току − комбинацией свойств: самого БТ, заданных его включением по переменному току, величинами сопротивлений в цепях тока базы и тока коллектора (эмиттера), полученных в результате расчета по постоянному току, и величиной сопротивления нагрузки. Чаще всего на практике необходимо, наоборот, обеспечить определенные усилительные свойства каскада при заданной термостабильности, что возможно после определенной оптимизации режима работы схемы одновременно и по постоянному и по переменному току.

Вариант включения БТ по переменному току с ОЭ с установкой рабочей точки по постоянному току (как на рис. 20) с фискированным напряжением на базе и эмиттерной стабилизацией представлен на рис. 25. Сигнал с источника переменного напряжения подается на Б-Э переход БТ: через разделительный конденсаторC1 − на базу транзистора VT1, через блокировочный конденсатор C2 – на эмиттер VT1. Выходной сигнал переменного тока снимается с коллектора VT1 и через разделительный конденсатор C3 подается на верхний по схеме на рис. 25 вывод сопротивления нагрузки Rн. Нижний вывод Rн подключен к земле схемы и к ней же через конденсатор C2 подключен эмиттер VT1. Конденсатор C2 в схеме выполняет двойную функцию. Во-первых, шунтирует на переменном токе сопротивление R4, заземляя эмиттер VT1, во-вторых, устраняет ООС на переменном токе, разделяя задачу термостабилизации и получения максимального коэффициента усиления по напряжению.

На рис. 26 показан вариант использования БТ с такой же схемой установки рабочей точки по постоянному току, как на рис. 25 − с фискированным напряжением на базе и эмиттерной стабилизацией, но вариант включения БТ по переменному току − общая база. Базовый вывод VT1 по переменному току заземлен через конденсатор C2. Сигнал с источника переменного напряжения через два конденсатора (разделительныйC1 и блокировочный C2) приложен к переходу Э-Б, выходной сигнал, поступающий в нагрузку Rн, снимается с перехода К-Б через разделительный конденсатор C3 и тот же блокировочный конденсатор C2.

Установка рабочей точки БТ для схем на рис. 25, 26 одинакова. Несмотря на то что входной сигнал в обоих случаях приложен к Б-Э переходу БТ, свойства схем по переменному току различны, так как входной сигнал в схеме с ОЭ, относительно заземленного эмиттера, подается в базовую цепь, где протекает малый базовый ток, а в схеме с ОБ − в эмиттерную цепь, относительно заземленной базы, где ток много больше, чем в цепи базы.

На рис. 27 показан вариант использования БТ с включением по переменному току – ОК. Схема установки рабочей точки такая же, как на рис. 25, 26. Коллекторный вывод VT1 по переменному току заземлен через конденсатор C2. Сигнал с источника переменного напряжения через конденсаторыC1 и C2 приложен к переходу Б-К, выходной сигнал, поступающий в нагрузку Rн, снимается с перехода Э-К через разделительный конденсатор C3 и блокировочный конденсатор C2. Под действием протекающего тока коллектора на сопротивленииR3 появляется падение напряжения, поэтому величину R3 для уменьшения падения напряжения с целью получения максимального размаха переменной сооставляющей на выходе усилителя следует задавать небольшой. С другой стороны, цепочка R3, C2 выполняет роль фильтра помех (фильтра нижних частот) в коллекторной цепи транзистора VT1, поэтому величина R3 может вычисляться из соображений необходимого подавления на заданной частоте или выбираться как компромисс между небходимой степенью подавления и максимальным размахом переменной составляющей на выходе усилителя.

Внаиболее распространенной схеме включения БТ с ОК при непосредственном подключении коллектораVT1 к положительному выводу источника питания (рис. 28) коллектор по переменному току заземляется к нулевому проводнику через внутреннее сопротивление источника питания (у идеального источника напряжения оно стремится к нулю). В случае неидеального источника положительный проводник источника питания заземляют дополнительными блокировочными конденсаторами.