Транзистор трех электродный прибор, его электроды: эмиттер, коллектор и база. При использовании транзистора в качестве усилителя напряжения, тока или мощности входной сигнал надо подавать на два других электрода и с двух электродов снимать сигнал (усиленный сигнал), при этом один из электродов будет обязательно общим. Это обстоятельство (общий электрод) и определяет схему включения транзистора : ОЭ — общий эмиттер, ОК — общий коллектор, ОБ — общая база.
Включение p-n-p транзистора по схеме ОЭ показано на рисунке 1. Напряжение источника питания подается через резистор Rк, который служит нагрузкой, на эмиттер подаем + источника питания — эмиттер заземлен. Входной сигнал через конденсатор связи (Ссв) подается к выводам базы и эмиттера, а усиленный сигнал снимается с выводов эмиттер — коллектор, при этом эмиттер будет общим для входного и выходного сигнала.
Транзистор включенный по схеме ОЭ может дать 10-200 кратное усиление сигнала или 20-100 кратное усиление по току. Поэтому такое включение пользуется большой популярностью у радиолюбителей.
Недостаток такого включения транзистора в том, что схема имеет достаточно малое входное сопротивление 500-1000 Ом, что усложняет согласование усилительных каскадов. Происходит это потому, что эмиттерный p-n переход транзистора включен в прямом направлении. А сопротивление прямого перехода всегда мало. Выходное сопротивление такого каскада достаточно большое 2-20кОм и зависит в основном от сопротивления нагрузки Rк и усилительных свойств транзистора.
На рисунке 2 показана схема включения транзистора с ОК, входной сигнал подается на базу и эмиттер через эмиттерный резистор Rэ, который является частью коллекторной цепи. С этого же резистора, который выполянет роль нагрузки транзистора, снимается и выходной сигнал. Таким образом этот участок коллекторной цепи является общим для входной и выходной цепей, поэтому и название способа включения транзистора — ОК.
Такой каскад дает усиление меньше единицы, но усиление по току получается такое же как по схеме ОЭ. Входное сопротивление такого каскада достаточно большое 10-500кОм, что хорошо влияет на согласование каскадов. В принципе такой каскад не дает усиления по напряжению, он как бы повторяет сигнал, поэтому такое подключение транзистора называют эмиттерными повторителями.
Разберемся почему такой каскад не усиливает напряжение? Соединим резистором цепь базы транзистора с нижним (по схеме) выводом эмиттерного резистора Rэ, как показано на рис.2 штриховыми линиями. Этот резистор эквивалент внутреннего сопротивления источника входного сигнала (например Rвх). Таким образом эмиттерная цепь оказывается связанной через Rвх с базой. Когда на вход усилителя подается напряжение сигнала, на Rэ который является нагрузкой транзистора, выделяется напряжение усиленного сигнала, которое через Rвх оказывается приложенным к базе в противофазе. при этом между эмиттерной и базовой цепями возникает очень сильная отрицательная связь, сводящая усиление сигнала на нет.
Схема ОБ — в этом случае база через Сб по переменному току заземлена. Входной сигнал через Ссв подается на эмиттер и базу, а усиленный сигнал снимается с коллектора и с заземленной базы. База таким образом является общим электродом входной и выходной цепей. Такой каскад дает усиление по току меньше единицы, а по напряжению такое же как транзистор включенный по схеме ОЭ (10-200). Из-за очень малого входного сопротивления (30-100 Ом), включение транзистора по схеме ОБ используется в основном в генераторах электрических колебаний, в сверхгенеративных каскадах.
Качество усиления биполярных транзисторов оцениваю по нескольким электрическим параметрам: основные из них — обратный ток коллектора Iкбо, статический коэффициент передачи тока h21э и граничная частота коэффициента передачи тока fгр.
Обратный ток коллектора Iкбо- это неуправляемый ток через коллекторный p-n переход, создающийся неосновными носителями тока транзистора. Он характеризует качество транзистора , чем меньше значение Iкбо тем выше качество транзистора.
Статический коэффициент передачи тока h21Э характеризует усиление транзистора. Статическим коэффициент называют потому, что этот параметр измеряют при неизменных напряжениях на его электродах и неизменных токах в его цепях. Большая заглавная буква Э означает что, транзистор при измерении был включен по схеме ОЭ. Коэффициент h21э характеризуется отношением постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданных постоянном обратном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера. Чем больше числовое значение этого коэффициента тем больше усиление данного транзистора.
Граничная частота fгр выражается в кГц или МГц и позволяет судит о возможности использования транзистора для усиления тех или иных частот. Транзисторы как правило использует для усиления частот значительно меньших чем граничная частота.
При конструировании уст-в надо так же учитывать такие параметры как максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер Uкэ, максимально допустимый ток коллектора Iкэ мах, а так же максимально допустимую мощность рассеивания Pк мах.
Литература МРБ1101
Загрузка...