Простейшая схема транзисторного усилительного каскада

Схемы включения транзисторов в усилительных каскадах.

Резисторный усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером

 

    Схема резисторного усилительного каскада на транзисторе с ОЭ показана на рис. Каскад называют резисторным, поскольку нагрузкой выходной цепи транзистора является резистор (R_к).

Рис. 1

 

Такая схема используется обычно в качестве каскада предварительного усиления.

Каскады предварительного усиления предназначены для увеличения сравнительно небольшого входного сигнала до такого уровня, при котором осуществляется нормальное возбуждение мощного оконечного каскада. Основным требованием, предъявляемым к ним, является обеспечение максимального коэффициента усиления. Т.к. уровни сигналов, подаваемых на вход низкие, то можно считать, что их УЭ работают в линейном режиме. Нелинейные искажения малы.

 

Особенности работы ДК при симметричном и несимметричном включении

 

    Можно выделить четыре схемы включения ДУ: симметричный вход и выход, несимметричный вход и симметричный выход, симметричный вход и несимметричный выход, несимметричный вход и выход.

    Схема включения ДУ симметричный вход и выход приведена на рис. 2, такая схема включения применяется при каскадировании ДУ.

Рис. 2

 

    Схема включения ДУ симметричный вход и несимметричный выходприведена на рис. 3.

 

Рис. 3

 

    Такая схема включения ДУ применяется в случае необходимости перехода от симметричного источника сигнала (либо симметричного тракта передачи) к несимметричной нагрузке (несимметричному тракту передачи). Нетрудно показать, что дифференциальный коэффициент усиления при таком включении будет равен половине  при симметричной нагрузке.

 

Схемы включения транзисторов в усилительных каскадах.

Простейшая схема транзисторного усилительного каскада

 

Любой усилительный каскад в общем виде может рассматриваться как четырехполюсник, основным элементом которого является транзистор. Один вывод транзистора является общим для входа и выхода. Это может быть вывод: для биполярного транзистора – коллектор, эмиттер, база; для полевого транзистора – исток, затвор, сток. В связи с этим, в усилительных каскадах встречаются следующие схемы включения.

Для биполярного транзистора:

1) схема с общим эмиттером (ОЭ) – входной сигнал подается между базой и эмиттером, а выходной снимается между коллектором и эмиттером;

2) схема с общей базой (ОБ) – входной сигнал подается между эмиттером и базой, а выходной снимается между коллектором и базой;

3) схема с общим коллектором (ОК) – входной сигнал подается между базой и коллектором, а выходной снимается между коллектором и эмиттером.

Для полевого транзистора:

1) схема с общим истоком (ОИ) – входной сигнал подается между затвором и истоком, а выходной снимается между стоком и истоком;

2) схема с общим затвором (ОЗ) – входной сигнал подается между истоком и затвором, а выходной снимается между стоком и затвором;

3) схема с общим стоком (ОС) – входной сигнал подается между затвором и стоком, а выходной снимается между истоком и стоком.

Сравнение свойств усилительных каскадов при разных включениях транзисторов проводят, сопоставляя их коэффициенты усиления тока, напряжения и мощности (), входные () и выходные () сопротивления.

Наибольшее распространение среди каскадов на биполярном транзисторе получил каскад с общим эмиттером (ОЭ). Этот каскад имеет достаточно большие коэффициенты усиления (  и  порядка сотен,  порядка тысяч единиц), входное и выходное сопротивление средней величины по сравнению со схемами с ОБ и ОК (у маломощных каскадов с ОЭ  составляет сотни Ом, а  - десятки кОм). Простейшая схема каскада с ОЭ представлена на рис.1.

Рис. 1.

 

При отсутствии входного сигнала во всех цепях каскада проходят только постоянные токи , а на коллекторе и базе наблюдаются только постоянные напряжения . Их значения определяются типом используемого транзистора, напряжениями на базе и коллекторе и сопротивлением резистора .

Рис. 2.

 

Этот режим работы каскада называют статическим (режимом по постоянному току или режимом покоя).

Появление входного сигнала (переменного напряжения) меняет напряжение на эмиттерном переходе, вызывая изменения инжекции электронов из эмиттера в базу, что создает переменную составляющую тока базы, а это, в свою очередь, приводит к появлению переменных составляющих тока коллектора и выходного напряжения каскада. Возникающие колебания токов и напряжений происходят около тех постоянных значений, которые определяются статическим режимом каскада. Изменения коллекторного тока происходят в такт с изменениями базового тока, а в связи с тем, что в транзисторе ток коллектора в  раз превышает ток базы, в рассматриваемом каскаде происходит усиление тока.

Если же сопротивление резистора  достаточно велико, одновременно с усилением тока происходит и усиление напряжения: изменение выходного напряжения  окажется больше изменения входного напряжения . При этом переменное выходное напряжение  в усилительном каскаде с ОЭ оказывается противоположным по фазе входному напряжению.