Основные схемы усилительных приборов

Ранее мы уже рассматривали три основные схемы сключения полупроводниковых триодов: биполярных (npn, pnp) и полевых.
Аналогично ламповым усилительным каскадам собирают и транзисторные усилительные каскады по любой из трех схем включения, показанных на рис. 1:

Рис. 1. Три схемы включения транзисторов в усилительные каскады: а - с ОБ; б - с ОЭ; в - с ОК

а) с общей, т. е. заземленной базой ОБ (аналогично ламповой схеме с общей сеткой);

б) с общим, т. е. заземленным эмиттером ОЭ (аналогично ламповой схеме с общим катодом);

в) с общим коллектором ОК (аналогично схеме с общим анодом).

Аналогичные схемы включения имеются у полевых транзисторов, что показано на рисунке ниже.

Рис. 2. Схемы включения полевых транзисторов: а) ОИ; б) ОЗ; в) ОС

В этих схемах, собираемых на транзисторах типа р-n-р, обозначены: Е_б - источник напряжения смещения (доли вольта), включенный во входную цепь усилительного каскада, предназначенный для выбора необходимого рабочего режима в классе А или AВ, те есть для выбора положения рабочей точки на входной динамической (переходной) характеристике; Е_к - источник питания постоянного тока выходной коллекторной цепи (единицы-десятки вольт).

На входе каждой схемы усилительного каскада включен эквивалентный генератор переменного напряжения как источник входного сигнала с ЭДС е_г и внутренним сопротивлением R_г. Входное напряжение подается между точками а-б. Непосредственно в выходную цепь каждого усилительного каскада в качестве нагрузки включен резистор R_к= R_н.

Согласно первому закону Киргофа, во всех каскадах ток эмиттера I_э, равен сумме токов базы I_б и коллектора I_к, то есть I_э= I_б+ I_к.

На всех схемах стрелками показано общепринятое направление токов от плюса к минусу источника питания, противоположное направлению движения электронов. Во всех схемах усилительных каскадов можно определить основные расчетные параметры для низкочастотных с малой амплитудой усилительных сигналов при R_н = R_к<< r_к, где r_к - дифференциальное сопротивление обратно смещенного коллекторного перехода транзистора, имеющего величину около сотен килом и единиц мегом.

При этом, пользуясь h-параметрами, получают расчетные формулы, одинаковые по внешнему виду, по которым рассчитываются разные по величине параметры усилительных каскадов для каждой из вышеуказанных трех схем включения транзисторов. А именно: коэффициент усиления (передачи) по току К_i h₂₁; коэффициент усиления каскада по напряжению

коэффициент усиления по мощности К_р = К_i * К_u =

Входное сопротивление каскада, равное входному сопротивлению транзистора R_{вх к-да} h₁₁; выходное сопротивление каскада

R_{вых к-да}= r_к || R_к R_к, так как r_к>> R_к;

или R_{вых к-да} || R_к R_к, где

определитель Dh₁₁= h₁₁* h₂₂— h₂₁* h₁₂.

Приведем сводную таблицу двух основных расчетных параметров низкочастотных транзисторных усилительных каскадов с двумя источниками питания Е_б и Е_к с использованием основных физических параметров транзисторов ( r_б, r_к, r_э, a , b ) при R_н = = R_к << r_к.

При этом надо иметь в виду, что физические параметры транзисторов по переменному току можно определить по известным h-параметрам, например:

Таблица 1.

Параметры усилительного каскада	Схема с ОБ	Схема с ОЭ	Схема с ОК
К_i	a 0,9 -0,995	b = 8 - 200	g = 1 + b
К_u	aR_к /R_{вх к-да} десятки-сотни	bR_к/R_{вх к-да} = = десятки-тысячи	U_вых/U_вх< 1К_i*К_u К_i
К_p	К_iК_u К_u	К_iК_u (самый большой)	r_б+(1+b)* (r_э + R_н)
R_{вх к-да}	r_э+(1—a)r_б десятки Ом	r_б+(1+b)r_э (0.5¸10)кОм	(десятки - сотни) кОм
R_{вых к-да}	(r_к+ r_б)[1- ar_б / /(r_б + r_к + R_г)] \|\| \|\| R_к R_к или r_к \|\| R_к R_к	r_к(1- a)[1 + br_э / /(r_б + r_к + R_г)] \|\| \|\| R_к R_к или r_d \|\| R_к R_к	R_{вых к-да} R_н
Фаза выходного напряжения	Не меняется	Меняется на 180°	Не меняется

Примечание. Если в рассмотренных схемах усилительных каскадов применить транзисторы типа n-р-n, то расчетные формулы не изменятся, поменяется только полярность питающих напряжений.

Из этой таблицы видно, что разные схемы транзисторных усилительных каскадов дают возможность получить

К_iб < 1; K_uэ К_uк>> 1; R_вх _б < R_{вх э} < R_{вх к};

К_uб < К_uэ >> К_uк < 1; (R_{вых б} ³ R_{вых э} ³ R_{вых к}) R_к.

На практике применяются все три схемы усилительных каскадов на транзисторах, однако наибольшее применение получили усилительные каскады на транзисторах, собранные по схеме с общим эмиттером, так как они, обеспечивая большое усиление сигнала и по напряжению и по току, дают более высокое усиление сигнала по мощности.

к оглавлению

Знаете ли Вы, что "гравитационное линзирование" якобы наблюдаемое вблизи далеких галактик (но не в масштабе звезд, где оно должно быть по формулам ОТО!), на самом деле является термическим линзированием, связанным с изменениями плотности эфира от нагрева мириадами звезд. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира