Основы радиоэлектроники и связи

8. Прохождение детерминированных сигналов через активные линейные цепи : 8.3. Усилители низкой частоты

8.3.1 Основная схема усилителя на биполярном
транзисторе с общим эмиттером.

Принципиальная схема простейшего транзисторного усилительного каскада с общим эмиттером приведена на рис.1. Источники постоянного напряжения Е_к и Е_б вместе с резисторами R_к и R_б обеспечивают статический режим транзистора. Источник сигнала изображен вместе со своим внутренним сопротивлением R_с.

Рис. 1

Внутренние сопротивления источников постоянного напряжения Е_к и Е_б обычно малы и не изображены на схеме. Нагрузка представлена комплексным сопротивлением, обычно включающим в себя резистивную R_н и емкостную С_н составляющие.

Резистор R_к предназначен для выделения на нем усиленного выходного напряжения, так как напряжение между коллектором и эмиттером может меняться лишь при наличии на пути изменяющегося коллекторного тока сопротивления. Конденсаторы C_р обеспечивают независимость каскада по постоянному току от источника сигнала и нагрузки, поэтому они называются разделительными.

Все напряжения и токи в схеме складываются из постоянных и переменных составляющих. Если на входе действует источник гармонической ЭДС, то e_c(t) = E_m,cсos(w t+j _с) . Непосредственно на входных зажимах усилителя действует напряжение u_вх(t)=U_m,вх сos(w t+j _вх), которое может отличаться от напряжения источника сигнала амплитудой и фазой. Если транзистор будет работать в линейном режиме, то напряжение между базой и эмиттером будет также гармоническим и равным u_бэ(t)=U_бэ,0+U_m,бэсos(w t+j _бэ) , где U_бэ,0 - постоянное напряжение на базе относительно эмиттера (смещение перехода база–эмиттер). Токи базы и коллектора в этом случае соответственно равны i_б(t)= I_б,0+I_m,бсos(w t+j _б) , i_к(t)= I_к,0+I_m,ксos(w t+j _к). Коллекторное напряжение будет равно u_кэ(t)=U_кэ,0+U_m,кэ сos(w t+j _кэ ). На выходе присутствует лишь переменная составляющая сигнала, поэтому u_вых(t)=U_m,вых сos(w t+j _н) . В общем случае фазы токов и напряжений могут отличаться от фазы входного сигнала.

Для данной схемы усилителя режим постоянного тока транзистора определяется соотношениями:

для входной цепи

,

и для выходной цепи

.

Поскольку биполярный транзистор ОЭ в усилительном режиме имеет одинаковую полярность постоянных напряжений U_бэ,0 и U_кэ,0, то для создания требуемой величины U_бэ,0 может быть использован всего один источник Е_к.

© Андреевская Т.М., РЭ, МГИЭМ, 2004