Транзисторные усилители Транзистор

Транзисторные усилители
Транзистор - это полупроводниковый элемент, предназначенный для усиления электрических сигналов.
Транзисторы подразделяются на биполярные и полевые. Первые управляются сигналом тока, подаваемым на его вход, а вторые - напряжением. Биполярный транзистор имеет два электронно-дырочных, перехода и три вывода – эмиттер, базу и коллектор. Биполярные транзисторы могут быть прямой или обратной проводимостями, а полевые с р или п каналами. Возможны три схемы включения транзистора: с общей базой, с общим коллектором и с общим эмиттером.

Рис. 2
На рис. 2 показаны схемы включения биполярного транзистора прямой проводимости их основные характеристики: а) – с общей базой; б) с общим коллектором; в) с общим эмиттером: где К_i – коэффициент усиления по току; K_u – коэффициент усиления по напряжению; R_вх – входное сопротивление; R_вых – выходное сопротивление.
Преимущественное распространение имеет схема с общим эмиттером (рис. 2, в).

Рис. 3.
Свойства транзистора в статическом режиме при такой схеме включения определяются семействами входных и выходных характеристик, показанных нарис. 3, а, б. Зависимость тока коллектора от тока базы определяется выражением
I_к = βI_б + I_к.о,
где I_к - ток коллектора; I_б -ток базы; I_к.о - обратный ток коллектора; β -коэффициент передачи тока базы. Значение коэффициента β в зависимости от типа транзистора и режима его работы может быть от 30 до 300. Биполярный транзистор имеет малое входное и значительное выходное сопротивление. Если в цепь коллектора включить резистор, то при изменении тока базы будут одновременно изменяться ток и напряжение коллектора. При этом изменение мощности, выделяемой в коллекторной цепи, будет значительно больше изменения мощности на входе транзистора. На этом основана работа транзисторного усилителя.
По роду усиливаемого, сигнала различают транзисторные усилители постоянного и переменного тока. Так как с помощью одного каскада не удается решить задачу усиления, то усилители обычно выполняются многокаскадными. В многокаскадных усилителях переменного тока связи между каскадами, между источником сигнала и входом усилителя, а также между выходом и нагрузкой выполняются с помощью конденсаторов или трансформаторов. В усилителях постоянного тока эти связи выполняются непосредственно. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления отдельные каскадов.
Каскад(усиления) – это функциональный узел устройства, содержащий усилительный элемент, связанный с предыдущими или последующими узлами устройства.
Схема усилительного каскада переменного тока с ёмкостной связью показана на рис. 4, а.

а

б

Рис. 4.
В ней резисторы R1 и R2 обеспечивают режим покоя транзистора (на входе нет сигнала) заданием потенциала базы, при котором усилитель работает в пределах линейного участка входной характеристики транзистора. Резистор R_эи конденсатор С_эпредназначены для температурной стабилизации схемы. Конденсаторы С/ и С2 обеспечивают развязку каскада по постоянному току и напряжению со стороны его входа и выхода.
Коэффициент усиления каскада зависит от частоты сигнала, подаваемого на вход. В области средних частот его значение К_о. Эта зависимость может быть представлена амплитудно-частотной характеристикой (рис. 4, б), которая содержит три области частот: средние ω₀, низшие ω_н и высшие ω_в. Снижение коэффициента усиления в области низших частот определяется наличием, входной и выходной емкостей, а в области высших частот - емкостью коллекторного электронно-дырочного перехода транзистора и паразитной емкостью монтажа.
Усилители постоянного тока (УПТ) - применяются в автоматических регуляторах, в моделирующих устройствах и в других системах. Особенностью их является непосредственная связь между источником сигнала и входом усилителя, между каскадами и между выходным каскадом и нагрузкой. Это обстоятельство требует, чтобы в режиме покоя потенциалы точек связи были равны, что достигается с помощью резисторных делителей напряжения, опорных диодов или дополнительных источников питания.
Усилители постоянного тока имеют недостаток, называемый