Расчет усилительного каскада

ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

В устройствах промышленной электроники наиболее широкое распространение нашла схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ), обладающая наибольшим усилением по мощности. Расчет такого каскада усиления производится графоаналитическим методом на основе входных и выходных вольт-амперных характеристик (ВАХ) транзистора. Рассмотрим эти характеристики для схемы с ОЭ.

Выходные ВАХ. Выходные ВАХ представляют собой семейство характеристик при . При к коллекторному переходу транзистора приложено прямое напряжение. Коллекторный переход открыт и инжектирует дырки в базу навстречу току дырок из эмиттера. В результате ток . По мере повышения в области I прямое напряжение на коллекторном переходе падает, а ток коллектора увеличивается. На границе с областью II прямое напряжение снимается с коллекторного перехода и в области II действует обратное напряжение. Таким образом, можно выделить три характерных области.

Область I – область насыщения, которая характеризуется потерей транзистором свойств усилительного элемента.

Область II – ток почти не зависит от . В этой области транзистор обладает свойствами управляемого источника тока.

Область III – пробой коллекторного перехода.

Входные ВАХ. Входные ВАХ представляют собой семейство характеристик при . При оба перехода в транзисторе работают при прямом напряжении. ВАХ в этом случае представляет собой ВАХ двух p-n-переходов (или диодов), включенных параллельно. При , обеспечивающем обратное напряжение на коллекторном переходе, при определяется обратным током коллекторного перехода или тепловым током .

Расчет усилительного каскада на транзисторе по схеме с общим эмиттером можно разбить на два самостоятельных этапа:

Первый этап. Расчет усилительного каскада по постоянному току. Этот этап предусматривает выбор рабочей точки транзистора и расчет элементов схемы, обеспечивающих нахождение транзистора в этой точке (точка П). Расчет точки П включает в себя построение линии динамической нагрузки транзистора, выполняемое на вольт-амперных характеристиках, выбор точки П на построенной линии и расчет резисторов , , , , удерживающих транзистор в точке покоя при отсутствии сигнала на входе усилительного каскада.

Второй этап. Расчет усилительного каскада по переменному току. Этот этап предусматривает расчет усилительных и качественных характеристик каскада. В данном варианте рассчитывается входное и выходное сопротивления каскада усиления, коэффициент усиления каскада по напряжению, а также коэффициент усиления по току транзистора. Для выполнения поставленной задачи используется схема замещения усилительного каскада с полным расчетом элементов этой схемы.

Исходными данными для расчета усилительного каскада являются тип транзистора, входные и выходные ВАХ, ЭДС источника питания, принципиальная схема каскада и соотношение между сопротивлениями резисторов и токами _.