Материал: Физические основы электроники

будем задавать дискретные значения напряжения U кэ: Uкэ1 , Uкэ2 , Uкэ3

и т. д., и для каждого этого значения напряжения вычислим предельно допустимое значение коллекторного тока Iк доп :

Iк доп1 Pк доп , Iк доп2 Pк доп и т. д.

Uкэ1 Uкэ2

Отложим эти значения напряжений и токов в осях координат (рис. 3.24) и построим по полученным точкам кривую, называемую ги-

перболой допустимых мощностей.

Эта кривая делит всю площадь первого квадранта семейства выходных характеристик на рабочую и нерабочую области. Если теперь совместить эту кривую с выходными характеристиками транзистора, то очевидно, что линия нагрузки не должна выходить за пределы рабочей области, чтобы не вывести транзистор из строя.

На рис. 3.24 заштрихована рабочая область семейства выходных характеристик транзистора для схемы с общим эмиттером.

Рис. 3.24. Гипербола допустимых мощностей

3.9. Расчет рабочего режима транзистора

Как уже было отмечено выше, в подавляющем большинстве случаев транзистор усиливает сигналы переменного тока, т. е. на вход транзистора подается чаще всего знакопеременный сигнал. Но поскольку эмиттерный р–n-переход обладает вентильными свойствами, то через него пройдет только положительная полуволна входного сигнала, а отрицательная полуволна будет им срезана и, следовательно, усиливаться

111

не будет. Для того чтобы этого не было, чтобы усилить весь сигнал, во входную цепь транзистора вводят так называемое смещение.

Смысл смещения ясен из рис. 3.25.

Eбэ

Eсм

t

Uвх

Рис. 3.25. Смещение усиливаемого сигнала

Знакопеременный входной сигнал U вх накладывается на постоянное напряжение смещения Eсм таким образом, что результирующее напряжение Uбэ остается однополярным и, следовательно, может быть

усилено транзистором. Поэтому принципиальная схема усилительного каскада в этом случае выглядит так, как представлено на рис. 3.26, а.

Источник напряжения смещения создает во входной цепи транзистора постоянный по величине ток смещения I см . Для того чтобы ис-

ключить влияние источника Eсм на источник входного сигнала, в цепь вводится разделительный конденсатор C1 , который пропускает пере-

менный входной сигнал, но создает развязку по постоянной составляющей. Для такой же цели служит выходной разделительный конденсатор C2 , который пропускает переменную составляющую выходного

напряжения и не пропускает его постоянную составляющую. Смещение может вводиться как при помощи отдельного источника

Есм (рис. 3.26, а), так и с использованием для этой цели источника коллекторного питания Eк . Это можно сделать при помощи делителя напряжения R1 и R2 (рис. 3.26, б). Ток Iд, протекающий по делителю напряжения R1 R2 под действием источника питания Eк , создает на резисторе R2 падение напряжения

котороедолжнобытьравнотребуемойвеличиненапряжениясмещенияEсм.

112

В этом случае ток, протекающий по цепи ( Eк; эмиттер – база транзистора; Rб ; Eк ), должен быть равен току смещения

Такой способ называется смещение фиксированным током.

3.10. Динамические характеристики транзистора

Характеристики транзистора, когда в его выходную цепь включают различные виды нагрузок, называют динамическими, а режимы, возни-

кающие при этом, – динамическими режимами.

Рассмотрим работу транзисторного усилительного каскада, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 3.27). Если входной сигнал отсутствует (uвх 0 ), линия нагрузки может быть построена описанным ранее

Рис. 3.27. Схема усилительного каскада

Для того чтобы искажения усиливаемого сигнала были минимальными, смещение надо выбрать так, чтобы начальная рабочая точка (при отсутствии входного сигнала) располагалась в середине линейного участка входной характеристики (точка A на рис. 3.28, б).

114

Тогда при изменении входного сигнала напряжение Uбэ будет изменяться на величину U бэ max от начального значения U бэ 0 , вызывая изменение базового на величину Iб max от начального значения Iб0

(рис. 3.28, б). Коллекторный ток при этом будет изменяться относительно начального коллекторного тока Iк0 (рис. 3.28, б), соответствую-

щего базовому току Iсм, в сторону увеличения и в сторону уменьшения на величину амплитуды переменной составляющей Iк max . Выходное напряжение uвых при этом будет тоже изменяться от начального значения Uкэ0 в большую и в меньшую сторону на величину амплитуды своей переменной составляющей Uкэ max .

115