Режим работы активного элемента усилительного каскада характеризуется: а) его рабочей точкой; б) уровнем (величиной) входного сигнала; в) наличием резистора в коллекторной цепи.
Рабочая точка это совокупность постоянных напряжений и токов на выводах активного элемента при отсутствии сигнала на входе. Для биполярного транзистора рабочая точка определяется четырьмя величинами . Эти величины взаимосвязаны и потому достаточно задавать лишь две из них. В зависимости от уровня входного сигнала различают два режима работы. 1. Режим малого входного сигнала, когда выполняется условие
. В таком режиме рабочую точку выбирают из условия, когда
. Для маломощных транзисторов это составляет
;
2. Режим большого входного сигнала, когда . Рабочую
точку выбирают по ВАХ транзистора исходя из получения
,
. В зависимости от положения рабочей точки различают следующие классы работы активных элементов. Режим класса: A, В, AB, С, D.
1. Режим класса А. Рабочая точка выбирается на середине линейного участка ВАХ (точка А) и при воздействии входного сигнала ее положение остается в пределах этого линейного участка (участок АВ–F). Здесь КНИ→min, а КПД→max.
2. Режим класса В. Рабочая точка выбирается при напряжении, когда выходной ток практически обращается в ноль. Здесь
.
3. Режим класса АВ. Рабочая точка выбирается на начале линейного участка. 4. Режим класса С. Рабочая точка выбирается при UБЭ РТ < UБЭ ПОР. 5. Режим класса Д. Биполярный транзистор работает не в усилительном, а в ключевом режиме и под действием входного сигнала находится в одном из двух состояний: насыщения или отсечки.
53. Принцип и анализ работы усилительного каскада на биполярном
Биполярный транзистор в зависимости от наличия сопротивления в цепи коллектора может работать в двух режимах: статическом (ненагруженном) или динамическом (нагруженном).
Ненагруженным режимом работы считается режим, когда в коллекторной цепи отсутствует коллекторное сопротивление (рис.). Здесь Uбm - амплитуда гармонического входного сигнала, а Uбэ рт напряжение источника задающего рабочую точку транзистора, Ек – источник питания коллекторной цепи.
Коэффициент усиления сигнала по току составляет Кi=Iкm/Iбm =B т.к. В>>1, то происходит усиление по току.
Для усиления сигнала по напряжению применяют нагруженный режим работы транзистора. В коллекторную цепь транзистора включают резистор Rк (рис.). Он служит для преобразования усиленного переменного тока в усиленное выходное напряжение. В таком режиме выходное напряжение связано с Iк соотношением Uкэ=Ек - IкRк, его называют нагрузочной прямой. Под действием входного сигнала напряжение Uкэ изменяется во времени, а потому этот режим называется динамическим. Усиление переменной составляющей входного сигнала.
Uкэ = Eк – JкRк = Eк – JкртRк – JкmRк = Uкэрт – Uкэm
Отсюда следует, что
где h11 - входное сопротивление БТ, это сопротивление ЭП смещенного в прямом направлении.
Анализ усилительных каскадов при различных схемах включения БТ.
1. 2.
3. 4.