Усилителя на биполярном транзисторе

Неотъемлемой частью большинства устройств электроники являются усилители, энергия в которых, идущая от источника питания к нагрузке, многократно усиливается при незначительных энергетических затратах, а формы входного и выходного сигналов совпадают.

Усилители предназначены для усиления напряжения, тока и мощности и могут работать с различными по частоте и роду усиливаемыми сигналами.

Простейшая ячейка, позволяющая осуществить усиление, называется усилительным каскадом. Ее составными частями являются: источник питания, источник усиливаемого сигнала, усилительный элемент и нагрузка (рис. 2.2).

Наибольшее распространение получили усилители, построенные на полупроводниковых усилительных элементах – биполярных транзисторах. Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами, имеющий три вывода. Действие биполярного транзистора основано на использовании носителей заряда обоих знаков (дырок и электронов), а управление протекающим через него током осуществляется с помощью управляющего тока. Важно отметить, что реальная площадь коллекторного перехода значительно больше площади эмиттерного перехода, так как такая несимметрия значительно улучшает свойства транзистора.

Рис. 2.2

Из трех способов включения транзистора чаще всего используют схему с общим эмиттером, когда эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей, а резистор R_К, с помощью которого создается выходное напряжение, включается в коллекторную цепь транзистора (рис. 2.1). При приложении отрицательного (или положительного) напряжения u_вх токи i _Б и i _К уменьшатся и напряжение на R_К тоже, в результате увеличится (уменьшится) напряжение u_КЭ.

ΔU_КЭ=u_вых – полезный эффект усиления.

Транзистор по схеме с общим эмиттером описывается семействами выходных (I_К=f(U_КЭ)) и входных характеристик(I_Б=f(U_БЭ)).

При работе в наиболее распространенном классе усиления А на вход усилителя одновременно со входным сигналом u_вх(t) подается также постоянное напряжение смещения, так что u_БЭ=u_вх+U_см. Благодаря смещению в кривой напряжения u_КЭ(t) входной сигнал воспроизводится полностью, практически без искажений формы.

При расчете режима работы транзистора по постоянному току следует использовать графо-аналитический метод, считая, что каскад работает в стационарных условиях при температуре окружающей среды (15÷25)˚ С.

Полярность источника питания с ЭДС Е_П по отношению к коллекторной цепи зависит от типа транзистора. На рис. 2.1 полярность источника соответствует транзисторам типа п-р-п. Для усилительного каскада с транзистором типа р-п-р полярность источника должна быть противоположной.

Для усилительных каскадов, работающих в области повышенных температур, выбирают кремниевые транзисторы п-р-п типа.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: