Сквозная характеристика усилителя на биполярном транзисторе

При наличии входного тока у биполярного транзистора на внутреннем сопротивлении источника сигнала создается падение напряжения и не вся ЭДС источника попадает на вход транзистора. Для схемы с ОЭ

Для определения зависимости выходного тока от изменения ЭДС источника сигнала при наличии нагрузки на выходе строят сквозную динамическую характеристику, для чего используют нагрузочную прямую переменного тока и входную характеристику транзистора (рис. 11.10 и 11.11).

Рис. 11.11. Входная характеристика биполярного транзистора

Рис. 11.10. К примеру построения нагрузочных прямых постоянного и переменного тока

Для точек пересечения нагрузочной прямой переменного тока со статическими характеристиками транзистора находят соответствующие значения тока и тока . Для каждой из найденных точек по входной характери-стике определяют соответствующее ей значение . По найден-ным и вычисляют ЭДС источника сигнала

Вычислив для каждого значения нагрузочной прямой соответствующее ему значение Е_г, строят сквозную динамическую характеристику.

Для построения сквозной характеристики переменного тока I_К = f(E_г) отмечаем точки пересечения нагрузочной прямой переменного тока со статическими выходными характеристиками транзистора, обозначив их цифрами 1, 2, 3, 4, 5. Цифрой 3 обозначена и точка покоя. Найдем для каждой из точек на выходной характеристике соответствующий ей ток базы. Перенесем найденные значения тока базы соответственно на входную характеристику при =5 В. Определим для каждого значения соответствующее ему значение входного напряжения Uвэ . Для каждой точки 1, 2, 3, 4, 5, рассчитаем напряжение источника сигнала . Все полученные данные сводим в таблицу.

На рис. 11.12 по этим данным построена сквозная характеристика каскада.

Сквозную характеристику строят для расчета искажений, связанных с нелинейностью статической характеристики УЭ.

Рис. 11.12. Сквозная характеристика усилителя

Выводы. 1. При работе усилительного элемента в нагрузочном режиме с изменением входного напряжения меняется не только выходной ток, но и выходное напряжение. 2. Выходная нагрузочная характеристика усилительного элемента при активном характере сопротивления нагрузки является прямой линией и поэтому может быть построена по двум точкам. 3. Угол наклона нагрузочной прямой тем меньше, чем больше сопротивление нагрузки. 4. Нагрузочные прямые постоянного и переменного токов пересекаются в точке покоя.

Схемы подачи смещения на вход полевого транзистора

В отличие от биполярных транзисторов входной ток полевых транзисторов с управляемым переходом составляет около 10^-9... 10^-12 А, и для МДП-транзисторов около 10^-14... 10^-15 А. Это позволяет подключить к управляющему электроду резистор с очень большим сопротивлением (около одного мегом и выше).

Транзисторы с управляемым переходом, как правило, работают с полярностью напряжения на затворе, противоположной полярности напряжения на стоке. Такое смещение можно получить за счет включения резистора R_и в цепь истока (рис. 14.3,а). При протекании тока через резистор R_и на нем создается падение напряжения , в результате чего потенциал затвора относительно истока будет смещен в обратном направлении на величину . Таким образом, для транзистора с каналом Р- типа (рис. 14.3) потенциал затвора по отношению к истоку будет положительным. Смещение на затворе полевого транзистора желательно .выбирать таким, чтобы точка покоя была близка к термостабильной точке транзистора М (рис. 14.3,в).

Рис. 14.3. Подача напряжения смещения в цепь управляющего электрода поле­вого транзистора:

А — схема истокового смещения, б —схема истоковой стабилизации, в — входная характе­ристика полевого транзистора

Наличие резистора в цепи истока стабилизирует ток истока (стока) при изменении температуры и смене транзисторов. Действительно, при увеличении тока увеличивается падение напряжения на сопротивлении что приводит к увеличению смещения и уменьшению тока истока (стока). Для хорошей стабилизации желательно иметь большое сопротивление в цепи истока, однако это приводит к смещению точки покоя в область малых токов. Для уменьшения напряжения смещения при значительном сопротивлении R_и к источнику Е_С подключают делитель напряжения R_д1, R_д2. При этом напряжение смещения , где . Для того чтобы не было отрицательной обратной связи по переменному току, резистор R_Н шунтируют конденсатором большой емкости, сопротивление которой на нижней частоте гораздо меньше, чем R_и. В отличие от полевого транзистора с управляемым PN-переходом, транзисторы с изолированным затвором могут работать с нулевым, отрицательным или положительным смещением, поэтому применяют схемы подачи смещения рис. 14.3,а. и 14.3,б. У МДП-транзисторов с индуцированным каналом отсутствует проводящий канал между областями истока и стока при напряжении между затвором и истоком, равным нулю, поэтому для данных транзисторов применяют схему подачи смещения рис. 14.3,6.