РАБОТА ТРАНЗИСТОРА С НАГРУЗКОЙ. ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ПРЯМОЙ. ПРИНЦИП УСИЛЕНИЯ.
Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис. 1). При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы . Ток коллектора изменяется пропорционально току базы: 
рис. 1
Изменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора (рис. 2). На оси абсцисс отложим отрезок, равный – напряжению источника питания коллекторной цепи, а на оси ординат отложим отрезок, соответствующий максимально возможному току в цепи этого источника: 
Между этими точками проведем прямую линию, которая называется линией нагрузки и описывается уравнением: 
рис. 2
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА НА ВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ. ПРЕДЕЛЬНАЯ И ГРАНИЧНАЯ ЧАСТОТЫ, ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ТРАНЗИСТОРА НА ВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ.
С повышением частоты усиление, даваемое транзисторами, снижается. Имеются две главные причины этого явления.
Во-первых, на более высоких частотах вредно влияет емкость коллекторного перехода Ск Проще всего рассмотреть это влияние на эквивалентной схеме с генератором тока, показанной для схемы ОБ на рис.
На низких частотах сопротивление емкости Ск очень большое, rк также очень велико и можно считать, что весь ток cdэ идет в нагрузочный резистор, Но на некоторой высокой частоте сопротивление емкости становится сравнительно малым и в нее ответвляется заметная часть тока, создаваемого генератором, а ток через Rн соответственно уменьшается. Следовательно, уменьшаются ki ku kp выходное напряжение и выходная мощность.
Второй причиной снижения усиления на более высоких частотах является отставание по фазе переменного тока коллектора от переменного тока эмиттера. Оно вызвано инерционностью процесса перемещения носителей через базу от эмиттерного перехода к коллекторном, а также инерционностью процессов накопления и рассасывания заряда в базе.
Иногда в расчетных формулах встречается также граничная частота усиления тока . которая соответствует KI=1 , т. е. при этой частоте транзистор в схеме с ОЭ перестает усиливать ток.
Пусть A(альфа) и В(бета) – коэфициенты усиления по току. Тогда принято считать предельным допустимым уменьшение значений А и В на 30% по сравнению с их значениями А0 и В0 на низких частотах.
Те частоты, на которых происходит такое снижение усиления, т. е. на которых А=0,7А0 и В=0.7В0 называют граничными или предельными частотами усиления для схем ОБ и ОЭ. Улучшение частотных свойств транзисторов, т. е. повышение их предельных частот усиления достигается уменьшением емкости коллекторного перехода Ск и времени пробега носителей через базу tпр.
Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 682 ; Мы поможем в написании вашей работы!
II. Построение линий нагрузки (нагрузочных характеристик)
Характеристики транзистора при наличии нагрузки называются нагрузочными характеристиками. Они имеют иной вид, чем статические характеристики, т.к. в данном режиме напряжение на коллекторе не остается постоянным, а зависит от тока коллектора. Имея статические характеристики транзистора и зная сопротивление нагрузки, можно построить его нагрузочные характеристики. Рассмотрим этот вопрос применительно к схеме с общей базой.
Для коллекторной (выходной) цепи можно записать на основании закона Кирхгофа:
/>.
Это соотношение определяет связь между током и напряжением коллектора при наличии нагрузки и представляет собой выходную нагрузочную характеристику транзистора.
Это выражение в координатах выходных характеристик IK=f(UKБ) является уравнением прямой линии с отрицательным угловым коэффициентом. Ее легко построить, вычислив отрезки, отсекаемые этой прямой на осях координат: при IK=0 UKБ=EK (точка ε) и при UKБ=0, IK=EK/RK (точка F на рис.6). Проведя через точки 0, EK/RK и EK, 0 прямую, получим выходную нагрузочную характеристику.
Рис.6. Выходная нагрузочная характеристика транзистора
В практике часто бывают заданы рабочая точка (например, А на рис.7) и напряжение ЕK. Тогда линию нагрузки строят по этим двум точкам, а необходимое значение RK вычисляют делением ЕK на ток, определяемый отрезком оси ординат , который отсекается линией нагрузки (отрезок 0 F на рис.7).
Рис.7. Семейство линий нагрузки при различных величинах нагрузки
Если заданы рабочая точка А ( UK0, IK(0) ) и сопротивление нагрузки R , то необходимое напряжение источника Ек получится путем сложения UK0 с произведением IK(0)*R (точка ε на рис.7).
емейство линий нагрузки при различныхR в заданной точке А имеет вид пучка прямых, проходящих через эту точку (рис.7). Чем больше R, тем положе идет линия нагрузки. Предельными случаями являются прямая, параллельная оси ординат (при R =0), и прямая, параллельная оси абсцисс при разомкнутой выходной цепи (R= ∞ ).
Рис.8. Линии нагрузки при различных величинах Ек и одном и том же сопротивлении нагрузки R
При R , близких к 0, или R → ∞ построить линии нагрузки по точкам пересечения с осями координат затруднительно, т.к. углы наклона этих линий нагрузки близки к 90 0 и к 0, то есть линии нагрузки должны идти почти параллельно либо оси ординат, либо оси абсцисс. В этих случаях строят эти линии нагрузки путем параллельного переноса линий нагрузки, соответствующих меньшим ЕK. Пример такого построения показан на рис.8. Необходимо построить линию нагрузки 2 для ЕK // и малом R , при которых линия нагрузки идет почти вертикально и на оси ординат невозможно отложить большой отрезок, соответствующий току ЕK // / R . Возьмем ЕK / на порядок меньше ЕK«, R остается неизменным. Для ЕK / и R строим (как обычно) новую линию нагрузки 1, отложив по оси абсцисс отрезок, равный ЕK / , а по оси ординат отрезок, равный ЕK / /R. Затем осуществляем параллельный перенос, например, от точки F (или любой другой точки на линии нагрузки 1) отрезок, равный εε / = E // K — E / K по горизонтали. Через полученную таким образом точку (на рис.8 точка F ) и точку, соответствующую UK= E // K, IK=0 проводим линию 2 — это и есть линия нагрузки для ЕK // и R .
Входная нагрузочная характеристика транзистора связывает входное напряжение UЭ с входным током IЭ в рабочем режиме. Эту характеристику можно получить путем переноса на семейство входных статических характеристик точек (IЭ, UК ) с выходной нагрузочной характеристики.
Рис.9. Построение входной нагрузочной характеристики транзистора
Выходная нагрузочная характеристика — геометрическое место точек, определяющих IK=f(UK) в рабочем режиме при заданных элементах внешней цепи: EK=const, RK=const, то есть при заданных EK и RK рабочая точка должна находиться на линии нагрузки. Где конкретно? Это зависит от режима работы входной цепи, от IЭ. Точки пересечения линии нагрузки со статическими характеристиками IK=f(UK) / IЭ=const определяют коллекторный ток и коллекторное напряжение транзистора при заданных IЭ, EK и RK. Например, точке L на выходных характеристиках соответствует IЭ / , IK / (почти равный IЭ / ) и UK /// = EK— IK / *RK . Если увеличим IЭ (IЭ /// >IЭ // >IЭ / ), то рабочая точка по линии нагрузки пойдет вверх (в D или N), возрастет IK (IK /// >IK // >IK / ) , возрастет падение напряжения на нагрузке UR=IK*RK , а напряжение между коллектором и базой UK уменьшится (UK / <UK // <UK /// ) . Это изменение UK создает так называемую реакцию выходной цепи: с ростом UЭ, IЭ, IK напряжение UKБ падает, вследствие чего оно должно противодействовать увеличению выходного тока IK . Но поскольку ток IK в схеме с общей базой практически очень мало зависит от напряжения UKБ (выходные характеристики идут почти параллельно оси абсцисс), эта реакция весьма незначительна. В схеме с общим эмиттером реакция выходной цепи заметнее, т.к. выходные характеристики IK=f(UКЭ)|IБ=const имеют больший наклон к оси коллекторных напряжений UKЭ (рис.10).
Рис.10. Линия нагрузки на выходных характеристиках транзистора по схеме с общим эмиттером
Таким образом, построив линию нагрузки и отметив точки пересечения ее со статическими характеристиками IK=f(UK)/ IЭ=const :
можем перенести эти точки на семейство входных статических характеристик IЭ=f(UЭ) — точки L / , D / , N / . Соединяя эти точки плавной кривой, получим нагрузочную входную характеристику (рис.9). Однако у многих транзисторов входные статические характеристики в активном режиме идут узким веером (особенно в схеме с общим эмиттером), что свидетельствует о слабой обратной связи. Поэтому точное построение нагрузочной характеристики затруднительно и нецелесообразно, т.к. входная нагрузочная характеристика практически совпадает со статическими. Поэтому для транзисторов в справочниках и паспортах приводится обычно одна входная характеристика, соответствующая номинальному значению UКБ, которую принимают в качестве входной нагрузочной характеристики.
Как построить линию нагрузки биполярного транзистора
Режим работы транзистора по постоянному току определяется по нагрузочной прямой , построенной на семействе выходных статических (коллекторных) характеристик для схемы с ОЭ. Построение нагрузочной прямой показано на рис.2 (а). Нагрузочная прямая строится по двум точкам: точка покоя (рабочая) и , определяемая значением напряжения источника питания . Координатами являются ток покоя и напряжения покоя (т.е. ток и напряжение, соответствующие нулевому входному сигналу).
Определяем положение рабочей точки по значению тока базы , полученной для рабочей точки на выходной характеристике.
Строю линию нагрузки по переменному току, которая проходит через точку и точки 1, 2, полученные на пересечении прямых и (точка 2) и прямых и (точка 1).
На входной статической характеристике для схем ОЭ (рис.2, б) откладываю точки и по значениям и , найденных на выходной характеристике. Определяю значение и наибольшие амплитудные значения входного напряжения , необходимые для обеспечения заданного значения .
Точка (П): (Uкэп=5,1В; Iкп16,6 мА)
Точка (П’): П’= Iбп = кп*ДIб=3,2*25*10 -6 = 0,08 мА;
Точка (1′): 1′ = Iб1 = к1* ДIб = 5,5 *25*10 -6 = 0,137 мА;
Точка (2′): 2′ = Iб2 = к2* ДIб = 1,1*25*10 -6 = 0,03 мА;
Uвхт = Uбэт = Uбэп-Uбэ2 = 0,72-0,65 = 0,07 В;
Примечание. После построения линий нагрузок проверяю, чтобы выполнялись следующие условия: рабочая точка при изменении выходного напряжения не заходила в области недопустимых значений определяемых предельно — допустимой мощностью. Линия строится по зависимости , где (1)
Определяется из справочной литературы точки и на входной характеристике должны находиться на линейном участке.
По формуле 1 определяю координаты точек для построения линии допустимой мощностью.
точка а: координаты (5: 50)
точка б: координаты (10: 25)
точка в: координаты (20: 12,5)
Определяю входное сопротивление транзисторного каскада переменному току (без учета делителя напряжения и ):
Рассчитываю сопротивления делителя и . Для уменьшения шунтирующего действия делителя на входную цепь каскада по переменному току принимаю , где .
Работа транзистора с нагрузкой. Построение нагрузочной прямой. Принцип усиления.
Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (рис. 3.22). При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы. Ток коллектора изменяется пропорционально току базы: 
Изменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора (рис. 3.23). На оси абсцисс отложим отрезок, равный – напряжению источника питания коллекторной цепи, а на оси ординат отложим отрезок, соответствующий максимально возможному току в цепи этого источника: 
Между этими точками проведем прямую линию, которая называется линией нагрузки и описывается уравнением: 
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Прямо сейчас студенты читают про:
Доврачебная помощь при приступе бронхиальной астмы Неотложная помощь Астматический статус. — Это синдром острой дыхательной недостаточности.
Манипуляция № 98 «Закапывание капель в нос, ухо, глаза» Цель: местное воздействие лекарственных средств. Показание: определяет врач Оснащение: стерильные: пипетки.
Причины политической раздробленности на Руси 1. Социально-экономические причины: · господство натурального хозяйства (вид хозяйства.
Сроки хранения стерильных материалов. Сроки хранения стерильных материалов зависят от упаковки: ·.
Отличия рефлекторной дуги соматического и вегетативного рефлекса. ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА Вегетативная, или автономная, нервная система является частью всей нервной системы в организме.