Контрольная работа: Одиночные усилительные каскады на биполярных транзисторов
напряжение UКЭ (рисунок 2,а).
Рисунок 2—Входные (а) и выходные (б) характеристики биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером
Вторая характеристика на рисунке 2,а (UКЭ < 0) относится к нормальному активному режиму, для получения которого напряжение UКЭ должно быть в p-n-p транзисторе отрицательным и по модулю превышать напряжение UЭБ. В этом случае UКБ = UКЭ + UЭБ = UКЭ - UБЭ < 0.
Семейство выходных характеристик схемы с общим эмиттером представляет собой зависимости IК = f(UКЭ) при заданном параметре IБ (рисунок 2,б).
Крутые начальные участки характеристик относятся к режиму насыщения, а участки с малым наклоном - к нормальному активному режиму. Переход от первого режима ко второму, как уже отмечалось, происходит при значениях |UКЭ|, превышающих |UБЭ|. На характеристиках в качестве параметра берется не напряжение UБЭ, а входной ток IБ.
5. Каково назначение элементов в схемах усилителей с общим эмиттером и общим коллектором?
Резисторы Rг учитывают в схемах внутреннее сопротивление источника сигнала. На входе каждого каскада находятся разделительные конденсаторы 
. Кроме выполнения обычной функции разделения генератора и каскада по постоянному току, они служат для определения входного сопротивления каскада.
Назначение остальных элементов в схеме с общим эмиттером (рисунок 3а): Rк1 − коллекторная нагрузка каскада, Rн1 − нагрузка каскада, R1, R2 − делитель напряжения для подачи прямого смещения на вход транзистора, Rэ1 − резистор для стабилизации рабочей точки покоя.
Резистор Rэ1 вносит в схему отрицательную обратную связь по постоянному току. Действие обратной связи (стабилизации рабочей точки покоя) происходит за счет включения напряжения обратной связи во входную цепь усилителя. Если Rэ1Iэ возрастает, то напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 уменьшается, т.к. UR1=R2∙Iд»const, где Iд − ток делителя. Конденсатор Сэ1 шунтирует резистор Rэ1 по переменному сигналу. Назначение элементов в схеме с общим коллектором (рисунок 3б): R3, R4 − делитель напряжения для подачи прямого смещения на вход транзистора, Rэ2 −эмиттерная нагрузка каскада, Rн2 − нагрузка каскада.
В схеме действует 100% отрицательная обратная связь по напряжению, т.к. нагрузка включена во входную цепь усилителя и поэтому коэффициент усиления напряжения меньше 1. Из-за последовательной отрицательной обратной связи по напряжению входное сопротивление каскада велико, а выходное – мало, поэтому усилитель слабо влияет на источник входного сигнала и может работать на низкоомную нагрузку. Во всех усилительных каскадах выходное напряжение снимается с резисторов RН1, RН2. На выходе каждого каскада находятся разделительные конденсаторы 
. Кроме выполнения обычной функции разделения нагрузки и каскада по постоянному току, они служат для определения выходного сопротивления каскада.
Рисунок 3—Электрическая схема усилительных каскадов с общим эмиттером (а) и с общим коллектором (б)
6. Что произойдет в схеме усилителя с ОЭ, если возникает пробой Ср2, Сэ1 и обрыв в цепях R1, R2?
??? ?????? ? ???? R2 ? ???????????? ??1 ?? ??????? ????? ?????? ???????? ??????????. ? ??? ?????? R1 ? ???????????? ??2 ?? ????????? ???????? ?????? ??????????. ? ?????????? ????????? ? ??????? ?????????? ??????, ???? ?? ???????????? ??????? ????? ?????? ?????? ??????????, ? ?? ??????????-????????.Такой режим работы называется инверсным активным режимом (ИАР). В этом случае транзистор "работает" в обратном направлении: из коллектора идет инжекция дырок, которые проходят через базу и собираются эмиттерным переходом, но при этом его параметры отличаются от первоначальных.
7. Как должна выбираться рабочая точка покоя, чтобы обеспечить усиление возможно большего входного сигнала с минимальными нелинейными искажениями?
Провести линию нагрузки по постоянному току MN используя выходные характеристики транзистора. Линия нагрузки MN стоится по двум точкам. Точка N соответствует режиму холостого хода, когда Iк=0, а Uкэ=Ек. Точка M соответствует режиму, когда Uкэ=0, Iк=Ек/(Rк1+Rэ1). Выбрать рабочую точку покоя А примерно посредине линии нагрузки по постоянному току MN.
8. Какие элементы в усилительном каскаде обуславливают появление нелинейных искажений в выходном сигнале?
Нелинейные искажения зависят постоянной времени перезаряда конденсатора, из этого следует, что элементами обуславливающими появление нелинейных искажений в выходном сигнале являются конденсаторы.
9. Как оцениваются нелинейные и частотные искажения сигналов?
Нелинейные искажения вызваны нелинейностью системы обработки и передачи сигнала. Эти искажения вызывают появление в частотном спектре выходного сигнала составляющих, отсутствующих во входном сигнале. Нелинейные искажения представляют собой изменения формы колебаний, проходящих через электрическую цепь (например, через усилитель или трансформатор), вызванные нарушениями пропорциональности между мгновенными значениями напряжения на входе этой цепи и на ее выходе. Это происходит, когда характеристика выходного напряжения нелинейно зависит от входного. Количественно нелинейные искажения оцениваются коэффициентом нелинейных искажений или коэффициентом гармоник. Типовые значения КНИ : 0 % — синусоида; 3 % — форма, близкая к синусоидальной; 5 % — форма, приближенная к синусоидальной (отклонения формы уже заметны на глаз); до 21 % — сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы; 43 % — сигнал прямоугольной формы.
Частотные искажения вызваны неидеальностью амплитудно-частотной характеристики системы обработки и передачи сигнала. Показателем степени частотных искажений, возникающих в каком-либо устройстве, служит неравномерность его амплитудно-частотной характеристики, количественным показателем на какой-либо конкретной частоте спектра сигнала является коэффициент частотных искажений.
Коэффициент частотных искажений — отношение коэффициента передачи на средних частотах к его значению на данной частоте.
10. Каким образом задается режим работы транзистора усилительного каскада?
Нормальный активный режим. Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт)
Инверсный активный режим. Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.
Режим насыщения. Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).
Режим отсечки. В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).
Существуют три схемы включения транзисторов в усилительных каскадах: с общей базой, с общим эмиттером и общим коллектором.
11. Как строится нагрузочная прямая по переменной составляющей по отношению к выбранной точке покоя?
Выбрав рабочую точку покоя А примерно посредине линии нагрузки по постоянному току MN, проводим через точку покоя А линию нагрузки СD по переменному току под углом g, котангенс которого пропорционален результирующему сопротивлению в цепи коллектора по переменному току: ctgg=(a/b)Rн1~, где a − масштабный коэффициент по оси ординат, мА/мм; b − масштабный коэффициент по оси абсцисс, В/мм; Rн1~=(Rк1Rн1)/(Rк1+Rн1), кОм.
12. Чем вызвана необходимость температурной стабилизации усилительного каскада?
Влияние температуры на положение входной характеристики схемы с ОБ при поддержании неизменным ее параметра аналогично ее влиянию на ВАХ полупроводникового диода. В нормальном активном режиме ток эмиттерного перехода можно представить формулой:
С ростом температуры тепловой ток IЭО растет быстрее, чем убывает экспонента из-за увеличения jТ = kT/q. В результате противоположного влияния двух факторов входные характеристики схемы с ОБ смещаются влево при выбранном токе IЭ на величину ΔU (1...2) мВ/°С (рисунок 4,а).