4.2. Схема включения биполярного транзистора с оэ
В схеме с ОЭ (рис.2.12) входным током будет ток базы (вспоминаем ─ наименьший ток в транзисторе), а выходным ─ ток коллектора (близкий по величине току эмиттера). Следовательно, по отношению этих токов можно судить о неплохих усилительных свойствах схемы по току.
Входным напряжением будет напряжение на участке «база-эмиттер» (Uбэ), а выходным ─ напряжение на участке «коллектор-эмиттер» (Uкэ).
Передачу тока базы в цепь коллектора оцениваем дифференциальным статическим коэффициентом передачи тока базы ─ βоэ.
(2.1)
Таким образом, транзистор в схеме с ОЭ обладает хорошими усилительными свойствами по току и чем больше α, тем больше β.
Для анализа тока неосновных носителей (Iкэ0) в транзисторе с ОЭ воспользуемся пассивной схемой замещения транзистора эквивалентными диодами при отключённой базе (рис.2.13).
Рис.2.12. |
Рис. 2.13. |
.
Примечание.
Пассивной схемой названа схема на рис.2.13 потому, что в ней не отражены активные (усилительные) свойства транзистора.
Под действием источника напряжения Ек в цепи «коллектор-эмиттер» протекает ток неосновных носителей Iкэ0. Этот ток на своём пути создаёт падение напряжения на переходах транзистора. Но на ЭП падение напряжения оказывается «прямым», что вызовет, хоть и слабую, но инжекцию носителей из эмиттера. Следовательно, ток через переходы увеличится на величину диффузионного тока (Iкэ0 +Iдиф). Падение напряжения на переходах увеличивается, в том числе и на ЭП. Процесс может принять лавинообразной характер и привести к гибели транзистора. Поэтому, в схеме с ОЭ необходимо строго соблюдать последовательность подключения источников напряжения, а именно:
в первую очередь подаётся напряжение в цепь базы;
во вторую очередь ─ на коллектор;
отключать источники напряжения полагается в обратном порядке.
Как видим, ток неосновных носителей в схеме с ОЭ оказывает влияние на процесс инжекции, поэтому этот ток в этой схеме значительно больше, чем в схеме с ОБ
(2.2)
По этой причине температурные свойства транзистора в схеме с ОЭ значительно хуже, чем в схеме с ОБ.
Выводы по схеме с ОЭ:
Транзистор в схеме с ОЭ хорошо усиливает по току.
В режиме усиления схема имеет хорошие усилительные свойства по напряжению.
Имея хорошие усилительные свойства по току и по напряжению, схема с ОЭ признана лучшим усилителем мощности.
Входное сопротивление у схемы с ОЭ больше, чем у схемы с ОБ, но, тем не менее, входное сопротивление всё же меньше, чем выходное.
Схема с ОЭ нуждается в элементах частотной и температурной коррекции, так как имеет плохие температурные и частотные свойства; эта тема будет рассмотрена несколько позже.
4.3. Схема включения биполярного транзистора с ок
На рис.2.14 приведена схема включения транзистора с ОК.
Входным током в такой схеме является ток базы, а выходным ─ ток эмиттера. Таким образом, эта схема, как и схема с ОЭ, является схемой с базовым управлением.
|
Рис.2.14
Усиление по току определяем по отношению выходного эмиттерного тока (вспоминаем ─ наибольшего тока в транзисторе) ко входному базовому (наименьшему).
(2.3)
Например, при α = 0,99, βоэ = 99, βок = 100.
Нагрузка в схеме с ОК в режиме усиления включается в цепь эмиттера.
За счёт усиления по току схема с ОК может использоваться в качестве усилителя мощности.
Схема с ОК среди трёх схем включения имеет особенности:
Включение нагрузки в цепь эмиттера создаёт 100% отрицательную обратную связь (ООС) по переменной составляющей сигнала.
100%-я ООС по переменной составляющей сигнала обеспечивает схеме большое входное сопротивление (а выходное сопротивление у схемы мало).
Имея большое входное сопротивление и малое выходное, схема с ОК успешно применяется для согласования высокоомной нагрузки с низкоомной, например, во входных цепях измерительных вольтметров, осциллографов.
Вопрос согласования между усилителями рассмотрены подробно в разделе «Основы аналоговой схемотехники». Лекция № 6.
У транзистора в схеме с ОК плохие частотные и температурные свойства.
Схема с ОК не усиливает по напряжению, но она лучше других усиливает по току, поэтому её можно использовать в качестве усилителя мощности.