6.4.1.Однокаскадний підсилювач на біполярному транзисторі з Re – зв’язком

1). Схема підсилювача на транзисторі з загальним емітером (рис. 6.33):

В схемі:

1) вхід підсилювача: затискачі емітер-база.

2)виходом вважається вхід наступного каскаду або затискачі, до яких підключається навантаження.

3) головне коло підсилювача - джерело живлення Е_K , резистор R_K, транзистор VT;

4)приймач підсиленого сигналу R_н, підключений через розподільчий конденсатор С_вих до колектора і емітера, VT – вихідне коло підсилювача;

5)коло е_Г , С_вх, база –емітер транзистора – вхідне коло підсилювача.

Генератор сигналу е_Г, який треба підсилити, під’єднується до бази і емітера транзистора через розділовий конденсатор С_вх.

6)вхідним R_вх і вихідним R_вих опором підсилювача називають відповідно опір з боку вхідних і вихідних затискачів підсилювача.

Особливості схеми: використовується одне джерело живлення – джерело вихідного кола Е₂, яке називають джерелом початкового зміщення вхідного і вихідного кола.

Струм, що тече у вхідному колі (струм бази) при відсутності вхідного змінного сигналу називається струмом початкового зміщення І₀ .

Струм, що тече у вихідному колі (колекторний струм) при відсутності вхідного змінного сигналу, називається струмом початкового зміщення І₉ у вихідному колі.

Призначення елементів схеми:

а) С_вх , С_вих – розділові конденсатори – перешкоджають попаданню сталих складових напруги на вхід підсилювача і з його виходу на наступний каскад;

б) схема стабілізації з подільником напруги R₁, R₂ в колі бази забезпечує стабілізацію робочої точки транзистора шляхом утворення необхідної початкової напруги зміщення на переході база-емітер;

в) С_е – ємність, яка шунтує опір R_е в колі емітера. Її вмикають || R_е для того, щоб виключити падіння напруги від протікання змінної складової струму емітера, тобто для стабілізації режима транзистора по сталому струму. Конденсатор виправдовує своє призначення, якщо виконується умова: Х_Се<< R_е;

г) R_е забезпечує термостабілізацію схеми (тобто, струм колектора в цій схемі при зміні температури змінюється дуже мало із-за введення опору R_е.)

Чому? :

При зміні струму зміщення І_{к с} ( струм через колектор при подачі до переходів тільки сталої напруги, без змінного вхідного сигналу) в головному колі під дією температури змінюється падіння напруги на резисторі R_е .

Але так як для схеми напруга сталого зміщення U_{БЕ с} = U_{R 2} – I_Кc R_{e ,}

де U_{R 2} – напруга на резисторі R₂ , то зміна струму I_Кc під дією температури приводить до автоматичної зміни напруги початкового зміщення U_{БЕ с} . Щоб R_e не впливав на значення змінного струму, він шунтується конденсатором С_е, опір якого для змінного струму малий.

Принцип дії

Напруга на переході база-емітер U_Б-Е << Е_К , тому І_Кз >> І_Бз. При цьому напруга Е₂ розподіляється між лінійним елементом R_К і нелінійним елементом (транзистором) U_КЕ прямо пропорційно їх опорам.

Якщо підключити джерело змінної ЕРС е_Г, то струм у вхідному колі визначається сумарною дією Е₂ і е_Г і буде змінним. У вихідному колі теж з’являється змінна складова струму. Змінна напруга е_Г модулює опір транзистора, а отже, і струм в головному колі підсилювача, але його значення буде значно більшим струму вхідного кола.

Наявність змінної складової струму в головному колі приведе до перерозподілу (з часом) напруги джерела Е_К між лінійним елементом і нелінійним, тобто між R_К і транзистором. Інакше говорячи, у вихідному колі з’явиться змінна складова напруги.

Якщо паралельно нелінійному елементу - транзистору (затискачі 1-3) через конденсатор С_вих підключити навантаження R_н (приймач підсиленого сигналу), то через R_н буде протікати тільки змінний струм, обумовлений змінною складовою напруги на транзисторі.

Висновки:

1. Підсилення сигналу здійснюється за рахунок енергії джерела живлення головного кола Е_К.

2. Для нормального режиму роботи підсилювача у вхідному колі необхідно створити режим початкового зміщення.

3. При дії вхідного змінного сигналу на транзистор змінюється його параметр (опір), в результаті чого в головному колі підсилювача виникають змінні складові струму і напруги. Підсилювальні властивості схеми проявляються тим сильніше, чим в більших межах змінюється параметр транзистора.