Особенности построения усилительных каскадов на биполярных транзисторах.

Принципиальная схема уси­лительного каскада на биполярном транзисторе с общей базой приве­дена на рис.3.5.

Рис.3.5. Принципиальная схема уси­лительного каскада на биполярном транзисторе с общей базой.

Усилительная схема представляет собой линейный четырехполюс­ник с двумя входными и двумя выходными клеммами. Поскольку тран­зистор имеет только три вывода, то один из них является общим для входной и выходной цепей усилителя. Обычно этот вывод соединяет­ся с корпусом усилителя. Транзисторные усилители могут быть пос­троены с общим эмиттером, с общим коллектором и с общей базой. Ламповые усилители бывают с общим катодом, с общим анодом и с об­щей сеткой. Наиболее часто усилительные схемы строятся с общим эмиттером или с общим катодом, что позволяет получить высокий коэффициент усиления и хорошие характеристики усилителя.

Биполярные транзисторы по сравнению с электронными лампами имеют следующие преимущества: малые габариты и вес, небольшую потребляемую мощность, длительный срок службы и др. Однако они имеют и недостатки, к которым относятся: низкие предельные часто­ты, большая температурная зависимость, малое входное сопротивле­ние и небольшая выходная мощность.

Принципиальное отличие транзисторных усилителей объясняется тем, что из-за малого значения входного сопротивления источ­ник сигнала работает в режиме короткого замыкания

, (3.3)

т.е. транзисторный усилитель управляется током. Усилители на электронных лампах и полевых транзисторах управляются напряже­нием

. (3.4)

Принцип работы и основные процессы в биполярных транзисто­рах также отличаются от принципов работы и процессов, протекаю­щих в электронной лампе. Инжекция носителей через эмиттерный пе­реход в область базы осуществляется за счет прямого смещения. В области базы дырки движутся по закону диффузии и достигают кол­лекторного перехода. Только часть дырок успевает рекомбинироваться в области базы, образуя ток в цепи базы. Таким образом, в транзисторе протекает ток эмиттера, ток коллектора и ток базы:

(3.5)

Соотношение (3.5) почти не зависит от и , а определяется законами диффузии и конструкцией транзистора. Основным усилительным параметром биполярного транзистора является коэффициент усиления по току с общей базой (рис. 3.5). В этой схеме входным током является I_э, а выходным током – I_к.

. (3.6)

При включении транзистора с общим эмиттером (рис.3.6.) током входной цепи является ток базы .

Рис.3.6.Усилительный каскад с общим эмиттером

Источник сигнала меняет потенциальный барьер эмиттерного перехода, что приведет к изменению инжекции, т. е. к изменению и . При этом на нагрузочном сопротивлении в цепи коллек­тора выделяется усиленное напряжение. Коэффициент усиления по току транзистора с общим эмиттером

. (3.7)

В качестве основного источника питания в транзисторных усилителях используются аккумуляторы или выпрямители. По анало­гии с ламповыми схемами коллекторные цепи всех каскадов подклю­чаются к источнику питания параллельно. При этом в цепях питания каждого каскада включают развязывающие фильтры.

Для установления необходимого рабочего режима на базу р-n-р транзистора относительно эмиттера нужно подать небольшое отрица­тельное смещение (0,05 - 0,5 В). Это смещение желательно полу­чить от источника , чтобы исключить второй источник питания Е_см.