Усиление сигналов с помощью транзистора

Усиление с помощью транзистора. На рис.7.3 изображена схема усилительного каскада с транзистором типа n-p-n. Принято данную схему называть схемой с общим эмиттером, так как эмиттер является общей точкой для входа и выхода схемы.

Входное напряжение U_ВХ, которое нужно усилить, подается от источника колебаний на участок база – эмиттер. На базу подано также положительное смещение от источника Е₁, являющееся прямым напряжением для эмиттерного перехода. При этом в цепи базы протекает некоторый ток. Цепь коллектора питается от источника Е₂. Для получения усиленного выходного напряжения в эту цепь включена нагрузка R_Н.

Рис.7.3. Схема включения транзистора в усилительный каскад (схема с общим эмиттером)

Работа усилительного каскада с транзистором происходит следующим образом. Изобразим эквивалентную схему усилительного каскада (рис.7.4).

Рис.7.4. Эквивалентная схема усилительного каскада

Напряжение источника Е₂ делится между сопротивлением нагрузки R_Н и сопротивлением транзистора r_тр постоянному току коллектора. Это сопротивление приблизительно равно сопротивлению коллекторного перехода r_К0 для постоянного тока. Напряжение на коллекторе транзистора определяется из выражения:

U_К = Е₂ – I_КR_Н. (7.5)

Если во входную цепь включается источник колебаний, то при изменении его напряжения меняется ток эмиттера, а, следовательно, сопротивление коллекторного перехода r_К0. Тогда напряжение источника Е₂ будет перераспределяться между R_Н и r_тр. При этом переменное напряжение на резисторе нагрузки может быть получено в десятки раз большим, чем входное переменное напряжение. Изменения тока коллектора почти равны изменениям тока эмиттера и во много раз больше изменений тока базы. Поэтому в рассматриваемой схеме получается значительное усиление тока, напряжения и мощности.

Временные диаграммы напряжений и токов транзистора изображены на рис.7.5. Следует обратить внимание, что напряжение U_КЭ инвертировано по фазе относительно входного сигнала. Этот свойство схемы вытекает из выражения (7.5).