Электроника в вопросах и ответах

Хабловски И.

I_кэо = I_кбо/(1 — h_21б)

Из выходной характеристики можно легко определить коэффициент передачи по току в схеме ОЭ h_21э как отношение приращения тока коллектора I_к к приращению тока базы I_б при постоянном напряжении коллектор — эмиттер (U_кэ = const), т. е. для U_кэ = 0. Получим

Из

характеристики транзистора, работающего в схеме ОЭ, можно также определить h_11э и h_22э^:

Что такое схемы с общим коллектором и каковы ее свойства?

Транзисторную схему с общим коллектором (ОК) часто называют эмиттерным повторителем. Входной сигнал подводится между базой и коллектором, а нагрузка включается между эмиттером и коллектором (рис. 4.14, а). Физическая модель (эквивалентная схема ОК) представлена на рис. 4.14, б. Для эмиттерного повторителя справедливы следующие соотношения:

h_11к = h_11э; h_12к ~= 1; h_21к = — h_21э; h_22к ~= h_22э ~= h_21э·h_22б;

Рис. 4.14. Транзистор в усилительной схеме ОК (а) и физическая модель транзистора, работающего в схеме ОК (б)

Основные свойства схемы ОК по сравнению со схемами ОБ и ОЭ сводятся к следующему: большое усиление по току (возможно примерно 30), усиление по напряжению меньше единицы, малое усиление по мощности (примерно 30), очень большое входное сопротивление (возможно 2 МОм), очень малое выходное сопротивление (не более 200 Ом).

Какая разница в свойствах схем ОБ, ОЭ, ОК?

Схемы ОБ, ОЭ, ОК отличаются входным и выходным сопротивлениями, усилением по напряжению, току и мощности. Численное значение каждого из этих параметров зависит от типа транзистора и условий его работы. Наибольшее усиление по мощности в каждой из схем достигается при согласовании транзистора, с одной стороны, с источником сигнала и, с другой стороны, — с нагрузкой.

Наибольшее входное сопротивление достигается в схеме с ОК, наименьшее в схеме ОБ. Что касается выходного сопротивления, то ситуация обратная: наибольшее сопротивление можно получить в схеме ОБ, наименьшее — в схеме ОК. Коэффициент усиления по напряжению в схемах ОБ и ОЭ почти одинаков (возможно 1000), а в схеме ОК он меньше единицы. Наибольшее усиление по мощности достигается в схеме ОЭ (можно получить несколько десятков тысяч), наименьшее — в схеме ОК (несколько десятков). Наибольшую рабочую частоту для данного транзистора можно получить в схеме ОБ. Она определяется частотой f_h11 и в h_21э раз больше предельной частоты f_гр схемы ОЭ.

Существенной особенностью схемы ОЭ является переворачивание фазы сигнала. Это основано на том факте, что в случае нагрузки схемы резистором фаза выходного сигнала

перевернута на 180 относительно фазы входного. В схемах ОБ и ОК переворачивание фазы сигнала отсутствует.

Что такое рабочая или нагрузочная характеристика транзистора?

Это уравнение прямой, выражающее зависимость тока коллектора от напряжения на нем при определенных значениях напряжения источника питания и сопротивления нагрузки. По характеристике можно определить мгновенные значения напряжений и токов при возбуждении входной цепи управляющим сигналом.

При построении рабочей характеристики используются статистические характеристики транзистора, которые, как известно, снимаются в измерительной схеме без сопротивления нагрузки и без управляющего входного колебания.

Наличие сопротивления нагрузки приводит к возникновению падения напряжения на этом сопротивлении за счет постоянной составляющей выходного тока, а подключение источника управляющего напряжения вызывает как изменение протекающего через транзистор тока, так и дополнительное падение напряжения на сопротивлении нагрузки. Связь между токами и напряжениями в этом случае определяется именно рабочей характеристикой.

При определении рабочей (нагрузочной) характеристики при усилении переменных колебаний следует учитывать фактическое сопротивление нагрузки, которое для переменного тока может иметь другое значение, чем для постоянного тока.

Что можно сказать о рабочей характеристике схемы ОБ?

Усилитель, работающий в схеме ОБ, представлен на рис. 4.10, а, а выходные характеристики I_к = f(U_кб) для I_э = const — на рис. 4.15.

Для выходной цепи можно записать следующее уравнение:

I_кR_к + U_кб = Е_к

которое говорит о том, что сумма падений напряжения на сопротивлении R_к и на переходе коллектор — база должна быть численно равна напряжению источника питания. Для R_к = 2 кОм и Е_к = 12 В на основании этого уравнения получим два крайних значения: U_кб = 0, если I_к = 6 мА, и U_кб = 12 В, если I_к = 0.

На семействе характеристик I_к = f(U_кб) обозначим через Р₁ и Р₂ точки, соответствующие этим значениям, а затем проведем через них прямую, называемую нагрузочной прямой.

В рассматриваемом примере нагрузочная прямая одинакова для переменного и постоянного тока, поскольку в представленной на рис. 4.10, а схеме сопротивление нагрузки (резистивное) не зависит от частоты. Точка Р₀, лежащая на этой прямой и соответствующая значениям I_к и U_кб в схеме при отсутствии сигнала на входе, называется рабочей точкой в состоянии покоя Р₀. При заданных значениях R_к и Е_к рабочая точка зависит от значений R_э и Е_э, определяющих напряжение смещения перехода эмиттер — база, а следовательно, и ток I_э. В режиме линейного усиления рабочую точку выбирают таким образом, чтобы она лежала вблизи середины нагрузочной прямой, проходящей через точки Р₁ и Р₂.