18. Режимы работы усилительных каскадов на транзисторах.

ОЭ, ОБ, ОК

В транзисторных схемах источник сигнала может включаться в цепь базы или эмиттера, нагрузка - в цепь коллектора или эмиттера, а третий электрод транзистора оказывается общим для входной и выходной цепи. В зависимости от того, какой электрод транзистора оказывается общим, различают схемы ОЭ (с общим эмиттером), ОБ (с общей базой) и OK (с об­щим коллектором), показанные на рис. 1.

В этих схемах конденсаторы С₁ и С₂ служат для связи каскада с ис­точником сигнала и нагрузкой на переменном токе и исключают в то же время влияние источника сигнала и нагрузки на режим работы каскада по посто­янному току. Резисторы R₁, R₂, R_к1, Rэ обеспечивают выбранный режим работы транзистора в активной области, т.е. выбранное положение рабочей точки на вольтамперных характеристиках транзистора. Конденсатор С₃ выполня­ет роль блокировочного конденсатора, исключая из работы на переменном токе резистор Rэ (каскад ОЭ) или делитель напряжения в цепи базы R₁, R₂ (каскад ОБ), и тем самым обеспечивает присоединение эмиттера (ба­зы) к общей точке схемы.

Для анализа транзисторных схем важно знать, как связаны электрон­ные токи и напряжения между выводами транзистора, т.е. знать вольтам­перные характеристики.

Основными характеристиками биполярного транзистора являются:

1. Входные характеристики:

i_вх = f(U_вх) | U_вых = const

2. Выходные характеристики:

i_вых =f(U_вых) | i_вх = const

Для каждой схемы включения транзистора (ОЭ,ОБ,ОК) смысл входных и выходных токов напряжений меняются.

Для схемы с ОЭ (рис.1а):

U_вх = U_БЭ, i_вх = i_Б, U_вых = U_КЭ, i_вых = i_К.

Для схемы с ОБ (рис.1б):

U_вх = U_БЭ, i_вх = i_Э, U_вых = U_КБ, i_вых = i_К.

Для схемы с ОК (рис.1в):

U_вх = U_БК, i_вх = i_Б, U_вых = U_ЭК, i_вых = i_Э.

Кроме выходных и входных характеристик свойства различных схем включения отражаются в значениях коэффициентов усиления по току

К_i = i_вых | i_вх, по напряжению К_u = U_вых | U_вх и мощности К_р=К_u*К_i, а также величинами входного R_вх и выходного R_вых сопротивлений.

При проведении данной лабораторной работы нас интересуют парамет­ры K_u, K_i, K_р, R_вх, R_вых для соответствующих схем включения в диапазо­не средних частот. На этих частотах можно не учитывать собственную емкость транзистора С_ко. Емкости С₁, С₂, С₃ выбираются настолько большими, чтобы на средних час­тотах их сопротивление было бы пренебрежимо малым по сравнению с суммар­ным сопротивлением окружающих их резисторов.

Для оценки входного тока усилителя служат измерительные резисторы R_и. При этом i_вх = (U_г - U_вх) | R_и, где U_г - напряже­ние на клеммах генератора, U_вх - напряжение на входе усилителя (за из­мерительным резистором).

Входное сопротивление можно определить:

При оценке выходного сопротивления усилителя:

где U₂ = U_вых при R_н =  (режим холостого хода),

U_вых - напряжение на нагрузке;

R_н - сопротивление нагрузки.

Выходной ток определяется. i_вых = U_вых | R_н.

Будем считать, что холостой ход на выходе усилителя возникает, если установить R_н = R_нmax, а режим короткого замыкания - при R_н = R_нmin, так как других возможностей данная лабораторная установка не предоставляет.

Коэффициент усиления по напряжению вычисляется непосредственно, согласно определению К_u = U_вых | U_вх

Коэффициент усиления по току можно определить:

Коэффициент усиления по мощности: К_р = К_uК_i.