Курсовая работа: Біполярні транзистори

Якщо у вхідний ланцюг включається джерело коливань, то при зміні його напруги змінюється струм емітера, а отже, опір колекторного переходу rк0. Тоді напруга джерела E2 перерозподілятиметься між Rн і rк0. При цьому змінна напруга на peзиcтopі навантаження Rн може бути отримане в десятки разів більшим, ніж вхідна змінна напруга. Зміни струму колектора майже дорівнюють змінам струму емітера і у багато разів більше змін струму бази. Тому в даній схемі виходить значне посилення струму і дуже велике посилення потужності.

Для більшої наочності розглянемо роботу підсилювального каскаду з транзистором на числовому прикладі. Хай живляча напруга E1 = 0,2 В і E2 = 12 В, опір резистора навантаження Rн = 4 кОм і опір транзистора r0 за відсутності коливань на вході також рівне 4 кОм, тобто повний опір колекторному ланцюгу рівний 8 кОм. Тоді струм колектора, який можна приблизно вважати рівним струму емітера, складає

Напруга E2 розділиться навпіл, напруга на Rн і на r0 буде по 6 В.

Хай від джерела коливань на вхід поступає змінна напруга з амплітудою 0,1 В. Максимальна напруга на ділянці база – емітер при позитивній півхвилі стає рівним 0,3 В. Передбачимо, що під впливом цієї напруги струм емітера зростає до 2,5 мА. Таким же практично стане і струм колектора. Він створить на резисторі навантаження падіння напруги 2,5 •4=10 В, а падіння напруги на опорі r0 транзистора зменшиться до 12 –10 = 2 В. Отже, цей опір зменшиться до 2:2,5 = 0,8 кОм.

Через півперіода, коли джерело коливань дасть напругу, рівну, – 0,1 В, станеться зворотне явище. Мінімальна напруга база – емітер стане 0,2 –0,1=0,1 В. Струми емітера і колектора зменшаться до 0,5 мА. На резисторі Rн падіння напруги зменшиться до 0,5 •4=2 В, а на опорі r0 воно зросте до 10 В. Отже, цей опір збільшиться до 10:0,5=20 кОм.

Таким чином, подача на вхід транзистора змінної напруги з амплітудою 0,1 В викликає зміну опору від 0,8 до 20 кОм. При цьому напруги на резисторі навантаження і на транзисторі змінюються на 4 В в ту і іншу сторону (від 10 до 2 В). Отже, вихідна напруга має амплітуду коливань 4 В, тобто воно в 40 разів більше вхідної напруги. Цей числовий приклад є наближеним, оскільки насправді залежність між струмом колектора і вхідною напругою нелінійна.

Наступні рівняння:

вхідна напруга ;

напруга на ділянці база – емітер

де ;

струм колектора

напруга на навантаженні

де і

напруга на виході

де

3.1. Схеми включення транзисторів (СБ, СК, СЕ)

Застосовують три основні схеми включення транзисторів в підсилювальні або інші каскади. У цих схемах один з електродів транзистора є суспільною точкою входу і виходу каскаду. Щоб уникнути помилок при цьому треба пам'ятати, що під входом (виходом) розуміють крапки, між якими діє вхідна (вихідна) змінна напруга. Не слід розглядати вхід і вихід по постійній напрузі.

Основні схеми включення транзисторів називаються відповідно схемами із суспільним емітером (СЕ), суспільною базою (СБ) і суспільним колектором (СК). Принцип посилення коливань у всіх цих каскадах однаковий, але властивості схем різні.

мал.9 Схеми включення транзисторів

3.2 Схема із суспільним емітером (СЕ)

Ця схема змальована на мал. 9(б) і є найбільш поширеною, оскільки вона дає найбільше посилення по потужності.

Коефіцієнт підсилення по струму ki – це відношення амплітуд (або значень, що діють) вихідного і вхідного змінного струму, тобто змінних складових струмів колектора і бази:

Підсилювальні властивості транзистора при включенні його за схемою СЕ характеризує один з головних його параметрів – статичний коефіцієнт підсилення по струму (або коефіцієнт передачі струму) для схеми СЕ, що позначається b. Оскільки він повинен характеризувати лише сам транзистор, то його визначають в режимі без навантаження (), тобто при постійній напрузі ділянки коллектор-еміттер:

, приuк-э=const.

Коефіцієнтпідсиленнякаскадупонапрузідорівнюєвідношеннюамплітуднихабодіючихзначеньвихідноїівхідноїзмінноїнапруги. Вхідноюєзміннанапругабаза - емітер Uб-е, авихідним - зміннанапруганарезисторінавантаження, щовідповідаєнапрузіміжколектороміемітером Uк-е: