4. Схемы включения биполярного транзистора.

Примечание. Переменные составляющие тока в схемах включения транзистора (рис.2.9; 2.13; 2.16) обозначены через мгновенные значения (i_э; i_к, i_б), а постоянные составляющие с индексом для тока покоя ─ I_эп; I_кп; I_бп.

В зависимости от того, какой из электродов транзистора будет общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения:

• с общей базой (ОБ);

• с общим эмиттером (ОЭ);

• с общим коллектором (ОК).

4.1. Схема включения биполярного транзистора с об

В такой схеме включения (рис.2.9) база будет общей для входной (U_эб) и выходной (U_кб) цепей.

Рис.2.9.

В отличие от предыдущих схем в данной схеме во входной цепи включен источник напряжения переменной ЭДС.

е_вх ─ генератор переменной ЭДС; в режиме усиления напряжение этого источника необходимо будет усилить. В этой схеме усиления напряжения не может быть: схема дана без нагрузки и потенциал коллектора по переменной составляющей тока относительно базы («условной земли») равен нулю: за счёт конденсатора С_б сопротивление источника Е_к по переменной составляющей тока равняется нулю;

Е_см ─ источник напряжение смещения. Служит для того, чтобы задать рабочую точку (РТ) на вольтамперной характеристике транзистора (ВАХ). Е_см составляет доли вольта;

I_эп, I_кп, I_бп ─ постоянные составляющие тока в схеме (токи покоя);

i_э, i_к, i_б ─ переменные составляющие тока во входной и выходной цепях;

Е_к ─ напряжение питания коллекторной цепи (Е_к составляет десятки-сотни вольт);

U_кб ─ напряжение на выходных зажимах транзистора;

U_эб ─ напряжение на входных зажимах транзистора.

С_б1, С_б2 ─ конденсаторы, блокирующие источники постоянного напряжения по переменной составляющей тока и, таким образом, предотвращающие потери полезного выходного напряжения (в режиме усиления) на внутренних сопротивлениях этих источников;

В течение времени с t₀ по t₁ (рис.2.10) транзистор находится в режиме покоя: генератор переменной ЭДС отключен, и во входной, и в выходной цепях действуют только источники постоянного напряжения.

Рис.2.10.

В этом режиме идёт речь о постоянных составляющих тока I_эп = I_бп + I_кп, с помощью которых задаётся положение РТ транзистора (подготовка транзистора к режиму усиления переменного сигнала).

В предлагаемой схеме используется автономный источник напряжения смещения (независимый) ─ Е_см.

С момента времени t₁ в схему подключается генератор переменной ЭДС. На вход транзистора поступает напряжение сложной формы U_эб (рис.2.10); с этого момента времени напряжение U_эб складывается из напряжения переменной ЭДС и напряжения источника смещения Е_см.

а). б).

Рис.2.11.

В течение времени с t₁ по t₂ от генератора переменной ЭДС поступает положительная полуволна напряжения е_вх (рис.2.11а).

Напряжение на входе U_эб увеличивается, усиливается инжекция, ток во входной цепи i_э увеличивается, поэтому возрастает и ток в коллекторной цепи (i_к = α i_э)

Следовательно, Таким образом, между токами входной и выходной цепей наблюдается практически пропорциональная зависимость, а это значит, что если во входном токе будут иметь место нелинейные искажения, то они обязательно будут переданы на выход и полезный выходной сигнал (в режиме усиления) будет искажён.

В течение времени с t₂ по t₃ от генератора переменной ЭДС поступает отрицательная полуволна напряжения е_вх (рис.2.11б). Напряжение на входе U_эб уменьшится, инжекция уменьшается, ток во входной цепи i_э уменьшается, следовательно, уменьшается и ток в коллекторной цепи.

Проследив поведение транзистора в течение действия целого периода напряжения переменной ЭДС, приходим к выводу, что под действием входного напряжения е_вх происходит модуляция поперечного сечения базы, в результате изменяется уровень инжекции носителей со стороны эмиттера и, следовательно, меняются токи на входе и выходе. Ток коллектора следует за всеми изменениями тока эмиттера, следовательно, схема включения транзистора с ОБ ─ это схема с эмиттерным управлением.

Выводы по схеме с ОБ.

• Схема не усиливает по току (α < 1).

• Схема имеет малое входное и большое выходное сопротивления, следовательно, схема с ОБ имеет плохие согласующие свойства.

• Схема с ОБ имеет хорошие усилительные свойства по напряжению (в режиме усиления).

• Транзистор в схеме с ОБ имеет хорошие температурные и частотные свойства (эта тема будет дана чуть позже).