1. Краткие теоретические сведения
1.1 Транзисторные усилители
Схемы транзисторных усилителей классифицируются по названию заземленного (общего) электрода используемого транзистора (электроды биполярных и полевых транзисторов соответственно эмиттер, коллектор, база и исток, сток, затвор). Существует три схемы включения биполярных транзисторов: схемы с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК), с общей базой (ОБ). В транзисторных усилителях аналогового сигнала усилительный элемент – биполярный (полевой) транзистор работает в активном режиме, когда электрическое сопротивление участка коллектор – эмиттер (сток – исток) изменяется по закону входного сигнала. Усиление мощности импульсных сигналов осуществляется с помощью транзисторного ключа (ТК). Усилительный элемент ТК работает в ключевом режиме, когда электрическое сопротивление участка коллектор – эмиттер (сток – исток) изменяется скачком от минимального (в идеале нулевого) значения – транзистор насыщен до максимального (в идеале бесконечного) значения – транзистор закрыт. Управление сопротивлением ТК осуществляется входным (управляющим) сигналом.
Усилительные
свойства биполярного транзистора
характеризуются коэффициентам передачи
тока эмиттера
и тока базы
,
где
ток
коллектора, эмиттера и базы соответственно.
Параметры
и
связаны соотношениями:
.
Основными
параметрами усилителей информационных
сигналов (УИС) являются коэффициенты
усиления по напряжению
по току
и по мощности
:
;
;
,
где
напряжение, ток и мощность на выходе
(на нагрузке) и на входе усилителя
соответственно [11].
1.1.1 Усилитель с общим эмиттером
Электрическая
схема усилителя с
общим эмиттером
представлена на рисунке 1. В данной схеме
входной и выходной сигналы сдвинуты
по фазе
на
угол
.
Рисунок 1 – Электрическая схема усилителя с общим эмиттером
Усилитель
с общим эмиттером, обеспечивая усиление
по
току
и по
напряжению,
обладает низким
входным
сопротивлением и относительно высоким
выходным сопротивлением. Для обеспечения
заданного коэффициента усиления по
переменному току резистор
в эмиттерной цепи транзистора шунтируется
конденсатором
.
На частоте
информационного сигнала импеданс
эмиттерной цепи
соответствует
параллельному соединению резистора
и емкостного сопротивления
конденсатора
.
В
режиме холостого
хода
на выходе усилителя с общим эмиттером
модуль
его коэффициента усиления
определяется выражением
,
где
активное сопротивление в коллекторной
и эмиттерной цепи транзистора
соответственно;
круговая
частота информационного сигнала.
При фиксированном
сопротивлении
нагрузки
параметр
зависит от эквивалентного
сопротивления нагрузки
,
где
.
1.1.2 Усилитель с общим коллектором
Электрическая схема усилителя с общим коллектором (эмиттерный повторитель) представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Электрическая схема усилителя с общим коллектором
Данная схема не изменяет фазу входного сигнала, обладает высоким входным и достаточно низким выходным сопротивлением; коэффициент усиления по напряжению меньше единицы, а коэффициент усиления по току больше единицы. Таким образом, эмиттерный повторитель, являясь усилителем мощности информационного сигнала, обеспечивает энергетическое согласование источника сигнала с нагрузкой.