Принцип действия усилителя напряжения на БТ

Принцип действия усилителя заключается в следующем. На вход усилителя подается сигнал — переменное напряжение м_вх, которое создает ток г_вх и переменную составляющую тока базы /_Б. Изменение тока базы вызывает изменение сопротивления транзистора между коллектором и эмиттером. Ток коллектора /_к, создаваемый источником постоянного напряжения Е_к, изменяется. Изменяются напряжение на резисторе R_K и напряжение на коллекторе и_к = Е_к — R_Ki_K. Вследствие этого создается переменное напряжение и_вых на нагрузочном резисторе R_u.

Важно заметить, что транзистор не содержит источника энергии, он преобразует в этой схеме энергию источника Е_к в энергию выходного сигнала на резисторе R_u и тепловую энергию, рассеиваемую в окружающее пространство транзистором и резисторами R_K и /?_Б.

Упражнение 2.3.1.

Можно ли считать усилителем повышающий трансформатор?

Варианты ответа:

• 1) можно;
• 2) нельзя;
• 3) не хватает данных.

Режим БТ по постоянному току.

Рассмотрение процесса усиления начнем с режима транзистора по постоянным составляющим напряжений и токов. Для этого положим е_вх = 0 и примем заданными входную и выходные ВАХ транзистора (рис. 2.3.2), сопротивления R_K и R_B, ЭДС Е_к.

Сначала определим постоянный ток базы /_{Б п}. Для этого составим уравнение по второму закону Кирхгофа для контура, включающего элементы ?_к, «б> U_B:

Рис. 2.3.2. К определению рабочей точки по постоянным напряжению и току коллектора (АС — линия нагрузки).

Это нелинейное уравнение, содержащее входную ВАХ транзистора U_B(I_B), которую па рабочем участке согласно формуле (2.2.1) можно выразить как 11_Б = h _И/_Б + и_Б.

Отсюда.

Как правило, постоянное [/_Б ~ 0,5 В и Е_к > 10 В, поэтому.

В оценочных расчетах можно учесть, что h_n = R_B, и тогда.

Это соотношение используют при анализе схемы, когда известны параметры элементов, или для определения значений параметров элементов схемы после выбора рабочих точек по постоянным напряжениям и токам транзистора на ВАХ.

Аналогичные расчеты проведем для цепи коллектора. Составим уравнение по второму закону Кирхгофа для контура, включающего элементы Е_к, /?_к" относительно тока /_к:

Для решения этого нелинейного уравнения применим графический метод, описанный в учебнике [1, параграф 1.14, рис. 1.14.8]. Представим уравнение (2.3.3), отделив нелинейную часть от линейной, в форме.

В этом уравнении слева — семейство выходных ВАХ БТ, справа — линейная функция. Решение уравнения — значение /_к, где функции слева и справа равны (см. рис. 2.3.2). На рис. 2.3.2 характерные точки имеют координаты А (0; E_K/R_K); B (U_Kn 1_{к и}) на ВАХ при параметре /_Б = /_{Б п}; С (?_к; 0). График линейной функции U_K = Е_к — R_KI_K принято называть линией нагрузки.