Работа биполярного транзистора в усилительном каскаде.

До момента t₁ на входных клеммах имеется только напряжение смещения, U_вх =0. Поэтому в выходной цепи протекает только постоянная составляющая I_0к. Потенциал коллектора U_к0 определяется выражением U_к0=Е- I_0кR_н. В момент t₁ во входную цепь поданы U_вх(t) и E_cм парралельно, которые показаны на рис. 3.7. (график 1). Потенциональный барьер эмиттерного прямосмещенного перехода будет меняться по закону U_вх(t), что приведет к изменению тока инжекции I_э, следовательно, I_к (график 2).

Если напряжение на эмиттерном переходе уменьшается, то уменьшаются I_э, I_к и наоборот. Таким образом, источник сигнала U_вх(t) небольшой мощности управляет током выходной цепи. В выходную цепь, кроме основного источника питания, включено нагрузочное сопротивление, следовательно, на этом сопротивлении из-за протекания тока будут происходить падения напряжения постоянной U_к0 и переменной U_вых(t) составляющих. В схеме с общим эмиттером U_вых(t) снимается через разделительную емкость С с коллектора, которое равно U_вых(t) = E-i_вых(t)R_н (график 3).

Анализируя графики 1 и 3, приходим к выводу, что усилительный каскад с общим эмиттером меняет фазу усиленного сигнала U_вых(t) на 180^о

Рис.3.7. Графики напряжений и токов в усилителях:

а – с p-n-p-транзистором; б – с n-p-n-транзистором

Схемы межкаскадной связи.

Для передачи сигнала от одного каскада к другому применяют различные схемы, называемые схемами межкаскадной связи. Эти схе­мы одновременно служат для подачи питающих напряжений на электро­ды усилительных элементов, а также для придания усилителю опреде­ленных свойств. Существует три вида схем межкаскадной связи: не­посредственная, резисторная и трансформаторная. Название усили­тельного каскада определяется примененной в нем схемой межкаскад­ной связи.

В каскадах со схемами непосредственной межкаскадной связи называют такие схемы, в которых выходной электрод предыдущего каскада соединяется с входным электродом последующего непосредственно (рис.3.8). Основ­ным достоинством каскадов с непосредственной связью является их способность усиливать сигналы с постоянной составляющей. Недос­татком, нарушающим нормальную работу усилителей, является дрейф нуля. К дополнительным недостаткам каскада с непосредственной связью относится трудность согласования потенциальных уровней вы­ходных и входных цепей. Непосредственную связь используют в уси­лителях постоянного тока и в интегральных микросхемах.

Рис.3.8. Схема с непосредственной связи между каскадами

При резисторной (резисторно-емкостной) связи применяется разделительный конденсатор С1, который преграждает путь постоян­ной составляющей напряжения из выходной цепи на вход следующего каскада (рис.З.3). Резисторные каскады свободны от недостатков каскадов с непосредственной связью: они не обладают дрейфом нуля, передаваемым на следующий каскад, и без затруднения позволяют обеспечить необходимые напряжения на усилительных элементах при питании многокаскадного усилителя от одного источника. Резистор­ные каскады обладают хорошей частотной характеристикой, имеют не­большие нелинейные искажения и находят широкое применение.

Рис.3.9. Схема трансформаторной связи

При трансформаторной межкаскадной связи используется тран­сформатор (рис.3.9). Через первичную обмотку трансформатора, включаемую в выходную цепь усилительного элемента, на выходной электрод подается напряжение питания, а ко вторичной присоеди­няют входную цепь следующего каскада. Переменная составляющая вы­ходного тока, проходя через первичную обмотку, создает на ней напряжение сигнала, трансформирующееся во вторичную обмотку и по­дающееся на вход следующего каскада.

Лекция №4