Статические входные и выходные

вольтамперные характе­ристики транзистора.

Биполярный транзистор как усилительное устройство может быть представлен в виде четырехполюсника. У линейного четырехполюсника связь между входными и выходными токами и напряжениями выражается системой двух линейных уравнений. В электронике наибольшее распространение получила система h- параметров четырехполюсника, выражаемая уравнениями:

,

где: входное сопротивление;

коэффициент передачи тока;

коэффициент обратной связи по напряжению;

выходная проводимость.

Основными параметрами, характеризующими транзистор как активный нелинейный четырехполюсник (при любой схеме включения), являются:

коэффициент усиления по току

коэффициент усиления по напряжению

коэффициент усиления по мощности

входное сопротивление

выходное сопротивление

Рис. 1.2. Входные (а) и выходные (б) характеристики транзистора

Очевидно, что они имеют явно выраженный нелинейный характер. При этом входная ВАХ (рис. 1.2, а) подобна прямой ветви ВАХ диода, а выходная (рис. 1.2, б) характеризуется вначале резким возрастанием выходного тока при возрастании выходного напряжения , а затем, по мере дальнейшего увеличения напряжения, незначительным изменением тока. Переход значений выходного тока на пологий участок соответствует режиму насыщения транзистора, когда оба перехода открыты ( > 0; > 0).

На выходной характеристике транзистора можно выделить три области, отвечающие различным режимам работы транзистора: насыщения (заштрихованная область левее линии ОА); отсечки (заштрихованная область ниже линии ОВ), соответствующая закрытому состоянию транзистора, когда < 0; < 0; усиления (не заштрихованная область между линиями ОА и ОВ), соответствующая активному состоянию транзистора, когда > 0; < 0.

Статические характеристики используются для расчета нелинейных цепей, содержащих транзистор.

2.3. Режимы работы однокаскад­ного транзисторного усилителя.

Режим работы усилителя определяется начальным положением рабочей точки на сквозной динамической характеристике усилительного элемента, то есть на характеристике зависимости выходного тока усилительного элемента от ЭДС входного сигнала.

Различают три основных режима работы - режимы А, В, АВ, С, D.

В режиме А рабочая точка О выбирается на середине прямолинейного участка сквозной динамической характеристики. Выходной сигнал практически повторяет форму входного сигнала при относительно небольшой величине последнего. Нелинейные искажения при этом минимальны. Ток в выходной цепи существует в течение всего периода входного сигнала. При этом среднее значение выходного тока велико по сравнению амплитудой его переменной составляющей. Поэтому КПД каскада невысок - 20-30%. В режиме В рабочая точка выбирается так, чтобы ток через усилительный элемент протекал только в течении половины периода входного сигнала. Усилительный элемент работает с так называемой отсечкой. Ток покоя из-за нижнего изгиба сквозной характеристики оказывается не равным нулю, и форма выходного тока искажается относительно входного. В кривой тока появляются высшие гармоники, что приводит к увеличению нелинейных искажений по сравнению с режимом А. Среднее значение выходного тока уменьшается, в результате чего КПД каскада достигает 60-70%.

В режиме А работают усилители. > 0 и увеличивается или уменьшается в зависимости от изменения входного сигнала.

В режиме В , поэтому может толькл увеличиваться. При синусоидальном изменении входного сигнала в цепи коллектора протекают положительны6е полуволны тока.

Существует промежуточный режим АВ, когда рабочая точка выбирается на сквозной характеристике ниже, чем точка А и выше, чем в режиме В. Поэтому и показатели этого режима имеют промежуточное значение между режимами А и В - КПД 40-50% при невысоком уровне нелинейных искажений.

В режиме С на вход транзистора подается начальное запирающее напряжение, поэтому в цепи коллектора в каждый период входного сигнала ток протекает в течение меньшего времени, чем половина периода.

D – ключевой режим. Транзистор находится в режиме насыщения или отсечки.

При обеспечении режима работы транзистора необходимо осуществить температурную стабилизацию положения рабочей точки. С этой целью в эмиттерную цепь введен резистор R_э, на котором создается напряжение отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному току . Для устранения ООС по переменному току при наличии входного переменного сигнала резистор R_э шунтируют конденсатором С_э, сопротивление которого на частоте усиливаемого сигнала должно быть незначительным.