Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах - студопедія
Принцип роботи. На колекторі n-p-n транзистора щодо емітера через резистор Rк подають позитивне напруга джерела живлення (Uпит). Ділянка емітер - колектор, резистор Rк і джерела живлення утворює колекторних ланцюг підсилювача. Резистор Rк в цій зв'язці виконує функцію навантаження, на якій виділяється напруга сигналу посиленого транзистором. На базу транзистора через резистор Rб подається позитивна напруга джерела живлення, зване початковим напругою зміщення. При цьому ланцюзі база-емітер транзистора виникає струм (оскільки p-n включається в прямому напрямку). Значення даного струму визначається напругою джерела живлення і сумарним опором базового резистора і емітерного p-n переходу
Підбором резистора Rб на базі встановлюють таку напругу зміщення Uбаза-емітер при якому на колекторі транзистора щодо емітера буде приблизно половина напруги джерела живлення. При цьому транзистор відкривається і в його колекторної ланцюга виникає струм колектора Ік. який у багато разів більше струму в базовій ланцюга.
Для германієвих транзисторів, що працюють в режимі посилення, початкова напруга зсуву зазвичай становить 0,1-0,2 В, а для кремнієвих 0,6-0,7 В.
Без початкового напруги зсуву на базі транзистор буде спотворювати підсилюваний сигнал. Поки сигналу на вході підсилювача немає, на базі транзистора діє тільки напруга зсуву, що відкриває транзистор. В цей час в колекторної ланцюга тече струм спокою Iп.
Напруга, що діє між колектором і емітером (Uке), виявляється менше ніж напруга джерела живлення. Призначення напруги, виділяє на Rк
Сигнал Uвх. який треба підсилити, подають на вхід підсилювача через сполучний конденсатор Ссв. а посилений сигнал знімають з резистора Rк. З поява на вході підсилювача сигналу Uвх напруга на базі транзистора починає змінюватися, а саме, при позитивних напівперіодах вхідного сигналу воно стає більш позитивним, а при негативних - менш позитивним. В результаті відповідно змінюється і струм бази, поточний через емітерний перехід транзистора, а також в значній мірі змінюється і ток в колекторної ланцюга.
При цьому на навантажувальними резисторами Rк виділяється змінна напруга, яке у багато разів більше вхідного напруги вхідного сигналу. Напруга Uке в цьому випадку буде в протифазі з вхідною напругою і колекторним струмом.
Дане напруга через розділовий конденсатор відразу. пропускає тільки змінну складову, може бути подано на вхід наступного каскаду посилення.
Точно так само працює і підсилювач на транзисторі p-n-p-типу, але в цьому випадку полярність напруги джерела живлення повинна бути зворотною.
Підсилювальний каскад із загальним колектором. Схема підсилювального каскаду з загальним колектором (каскад ОК) приведена на рис. 5.11. В цьому каскаді основний резистор, з якого знімається вихідна напруга, включений в емітерний ланцюг, а колектор по змінної складової струму і напруги з'єднаний безпосередньо з загальною точкою підсилювача, так як падіння напруги на внутрішньому опорі джерела колекторного напруги від змінної складової струму незначно. Таким чином, можна вважати, що вхідна напруга подається між базою і колектором через конденсатор С. а вихідна напруга, рівне падінню напруги на резисторі Rе від змінної складової емітерного струму, знімається між емітером і колектором через конденсатор зв'язку Сс.
У режимі спокою, т. Е. При Uвх = 0. резистор Rб створює початковий струм зміщення в ланцюзі бази. Його значення вибирають таким, щоб робоча точка в режимі спокою знаходилася приблизно посередині лінійної ділянки вхідної характеристики. При наявності змінного вхідного напруги Uвх з'являється змінна складова емітерного струму Iе. яка створює на резисторі Rе вихідна напруга U вих = Rе Iе.
Емітерний повторювач зазвичай застосовують для узгодження високоомного джерела підсилюється напруги з низькоомним навантажувальним пристроєм. У підсилюючих каскадах з загальним колектором температурна стабілізація забезпечується основним резистором Rе. включеним в емітерний ланцюг.
Підсилювальний каскад із загальною базою. Схема підсилювального каскаду із загальною базою (каскад ПРО) приведена на рис. 5.13. В цьому каскаді для створення оптимального струму бази в режимі спокою Iб0. забезпечує роботу підсилювального каскаду на лінійній ділянці вхідний характеристики, служать резистори R ¢ б і R ¢¢ б. Конденсатор Сб має на частоті підсилюється сигналу опір, багато менше Rб. і падіння напруги на ньому від змінної складової струму мало, тому можна вважати, що по змінної складової струму база з'єднана із загальною точкою підсилювального каскаду. Вхідна напруга подається між емітером і базою, а вихідна напруга знімається між колектором і базою через конденсатор зв'язку Сс.
Підсилювальний каскад із загальною базою має приблизно такий же коефіцієнт посилення по напрузі, як і в каскаді з загальним емітером, але коефіцієнт посилення по току у нього менше одиниці, так як вихідним є колекторний струм, а вхідним - емітерний струм, який трохи більше колекторного струму . Таким чином, коефіцієнт посилення за проектною потужністю Кр = KU KI каскадів із загальною базою значно менше, ніж каскадів із загальним емітером. Інші недоліки каскадів із загальною базою - мале вхідний і порівняно велику вихідну опору. Внаслідок цього підсилювальний каскад із загальною базою застосовують дуже рідко.