Работа биполярного транзистора с нагрузкой
Рабочим режимом транзистора принято называть его работу под нагрузкой. При подключении нагрузки для транзистора в выходную цепь усилителя (цепь коллектора в схемах ОБ и ОЭ или цепь эмиттера в схеме с ОК) возможно использование транзистора как в усилительном, так и ключевом режимах.
В последнем случае ( как правило схема с ОЭ) входной сигнал, т.е. переключающий импульс, подается непосредственно в цепь базы транзистора без дополнительного смещения.
Рис.4.14. схема включения БТ с нагрузкой с ОЭ
В режиме переключения при минимальном напряжении на входе ( Uвх. =0) транзистор закрыт и находится в режиме отсечки, а при максимальном входном напряжении Uвх ≥.Uпор ~ 0,4-0,5 В – транзистор открыт и находится в режиме насыщения.
В усилительном каскаде при отсутствии входного сигнала должны быть установлены постоянные значения токов и напряжений, которые определяют статический режим работы (режим по постоянному току или режим покоя) транзистора. Значения этих постоянных токов и напряжений определяются напряжениями источника питания и сопротивлениями смещения (элементами схемы усилителя) во входной и выходной цепях активного элемента. Соответствующая режиму покоя точка на ВАХ транзистора называется рабочей точкой.
Рис.4.15. Схема включения БТ с ОЭ с нагрузкой в качестве усилителя
Рис 4.16. Входная характеристики усилителя на БТ в схеме с ОЭ и вид сигнала в рабочей точке.
Положение рабочей точки выбирается с помощью внешних элементов схемы исходя из требуемого режима работы активного элемента. В простейшем варианте усилителя величины тока и напряжения в базовой цепи может задаваться аналогично цепи коллектора ( рис.4.16.). Для эффективной работы транзистора в наиболее распространенном малосигнальном режиме работы положение рабочей точки должно выбираться в центре линейной части входной характеристики транзистора ( рис.4.17).
Рис.4.17. Нагрузочная прямая на выходных характеристиках БТ в схеме с ОЭ
На рис. 4.17. представлено семейство выходных ВАХ транзистора, на котором показано положение рабочей точки, соответствующей активному режиму работы БТ. Из рис 4.17. можно увидеть, что изменения тока во входной цепи транзистора в пределах от Iб’ до Iб’’ усиливаясь транзистором, в выходной цепи, в соответствии с нагрузочной прямой, вызывают гораздо большие изменения тока и напряжения.
Рабочая точка в выходной цепи лежит на пересечении характеристики, соответствующей току базы для схемы рис 2.20.
, (4.30)
и нагрузочной прямой, которая задается уравнением
. (4.31)
Нагрузочная прямая строится по двум точкам, одна из которых лежит на оси абсцисс ( ), а другая – на оси ординат ( ). Точка А определяет постоянные составляющие коллекторного тока и напряжения . На семействе входных характеристик соответствующая рабочая точка находится на пересечении прямой и характеристики, соответствующей напряжению .
Пусть на входе действует переменное гармоническое напряжение с низкой частотой и малой амплитудой . При этом мгновенное значения напряжения и тока будут изменяться около среднего значения, определяемого рабочей точкой. Это изменение будет происходить в пределах линейной части входной характеристики ( рис.2.20) и в пределах отрезка нагрузочной прямой на выходных характеристиках, который ограничен предельными значениями входного тока , .
Поскольку амплитуды входных и выходных токов и напряжений усилителя связаны соотношениями , если , и , если , то коэффициент усиления по напряжению
, (4.32)
а коэффициент усиления по мощности
. (4.33)
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 336;