Транзистор – усилитель. Часть 3: схемы включения транзисторов.

В проведённых экспериментах была использована только одна из схем включения транзистора. Всего же, в зависимости от того, куда подаётся управляющий сигнал и откуда снимается выходной сигнал, выделяют 3 основных схемы.

3.1. Схема с общим эмиттером

Для входного сигнала Uвх и выходного Uвых общим является эмиттер, соединённый с –U (для N-P-N) или с +U (для P-N-P).
Если считать, что входной ток – IБ, входное напряжение Uвх – это напряжение на переходе БЭ – UБЭ, выходной ток – IК и выходное напряжение Uвых – это напряжение между коллектором и эмиттером, то можно записать, что:
IК /IБ =β и RВХ=UБЭ/IБ.
Кроме того Uвых=UПИТ-IК*R, где U это напряжение питания.

ОТСЮДА видно:
1) Uвых легко можно сделать гораздо выше Uвх,
2) Uвых инвертировано по отношению к Uвх , т.е.когда UБЭ = Uвх увеличивается и входной ток IБ растёт – выходной ток IК также растёт, то UКЭ = Uвых уменьшается.
Приведённая схема включения (для краткости её обозначают ОЭ) является наиболее распространённой, поскольку позволяет усилить как ток, так и напряжение, то есть позволяет получить максимальное усиление мощности. Надо понимать, что эта мощность усиленного сигнала берётся не из пустоты и не из самого́ транзистора, а от источника питания (UПИТ), без которого транзистор ничего усилить не сможет и вообще никакого тока в выходной цепи не будет. Элементарно – закон сохранения энергии.

3.2. Схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

Здесь входной ток – IБ, входное напряжение – это напряжение на переходе БЭ транзистора UБЭ и нагрузке R, выходной ток — ток эмиттера IЭ, а Uвых – это напряжение на включенной в цепь эмиттера нагрузке R.
Для этой схемы:
IВЫХ/IВХ=IЭ/IБ=(IК+IБ)/IБ=β+1, т.к. обычно коэффициент β достаточно большой, то иногда считают IВЫХ/IВХ≈β.
RВХ=UБЭ/IБ+R
UВЫХ/UВХ=(UБЭ+UВЫХ)/ UВЫХ≈1.

Как видно, такая схема (для краткости её обозначают ОК) усиливает ток и не усиливает напряжение. Сигнал в данном случае по фазе не сдвигается. Кроме того, данная схема имеет самое большое входное сопротивление RВХ.

3.3. Схема с общей базой

Здесь входной ток – IЭ, входное напряжение — это напряжение на переходе БЭ транзистора UБЭ, выходной ток – IК, а Uвых — это напряжение на включенной в цепь коллектора нагрузке R.
Для этой схемы: IВЫХ≈IВХ, т.к. IК ≈ IЭ, RВХ=UБЭ/IЭ.

Такая схема (для краткости её обозначают ОБ) усиливает только напряжение и не усиливает ток. Сигнал, в данном случае, по фазе не сдвигается.
Схема используется в радиочастотных трактах и для усиления низкочастотных сигналов интереса не представляет.

Зелёными стрелками на схемах показаны контуры протекания токов, создаваемых источником питания выходной цепи (±U) и самим входным сигналом (UВХ). Как видно, в схеме с ОБ ток, создаваемый ±U, протекает не только через транзистор, но и через источник усиливаемого сигнала, а в схеме с ОК, наоборот, — ток, создаваемый входным сигналом, протекает не только через транзистор, но и через нагрузку R, что позволяет легко отличить одну схему включения от другой.

Замечание. Кроме параметра β используется ещё один коэффициент: коэффициент передачи эмиттерного тока α. Он равен отношению тока коллектора к току эмиттера: α=IК/IЭ. Значение этого коэффициента обычно близко к единице (чем ближе к единице — тем лучше). Коэффициенты α и β связаны между собой соотношением:
β=α/(1-α).

©SEkorp 14_Jun_2020

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 или на РАДИОзвук