Графический метод определения смещения транзистора

В усилителе с ОЭ

По выходным и входным характеристикам транзистора можно определить величину смещения в усилителе. Для схемы с общим эмиттером напряжение на коллекторе относительно земли равно . Данное выражение называют уравнением нагрузочной прямой, которую можно построить на выходных характеристиках.

Для определения первой точки нагрузочной прямой примем U_К = 0 (режим насыщения). Тогда ток коллектора определяется следующим выражением: . Для определения второй точки нагрузочной прямой примем I_K = 0 (режим отсечки). Тогда напряжение на коллекторе . Соединив данные точки, найдем точки А и В – пересечения верхней и нижней выходных характеристик с построенной прямой. Рабочая точка О выбирается посередине отрезка АВ для симметричности изменения выходного сигнала и определяет значения напряжения покоя коллектора U_OK, тока покоя коллектора I_OK и тока покоя базы I_OБ.

Рис. 5.4. Построение нагрузочной прямой на выходных характеристиках транзистора

Рис. 5.5. Определение напряжения смещения усилителя с ОЭ
по входным характеристикам транзистора

Для определения напряжения покоя базы (напряжения смещения) воспользуемся входной характеристикой транзистора. Отложив на оси ординат значения тока покоя базы I_ОБ и выбирая характеристику, соответствующую напряжению покоя на коллекторе U_ОК, определим напряжение покоя на базе U_ОБ. Зная напряжение покоя базы, можно рассчитать параметры делителя, который поделит напряжение питания U_КК в нужной пропорции и создаст необходимое смещение транзистора.

5.1.4. Схема расщепления фазы
с единичным коэффициентом усиления (парафазный каскад)

С помощью данной схемы можно получить два сигнала одинаковой величины с единичным коэффициентом усиления, но с противоположными фазами.

Рис. 5.6. Парафазный каскад

Для единичного коэффициента усиления сопротивления в коллекторе и в эмиттере должны быть одинаковы. На эмиттере сигнал будет повторяться, а на коллекторе – инвертироваться.

Рис. 5.7. К выбору напряжений коллектора и эмиттера в парафазном каскаде

Для того чтобы сигнал изменялся симметрично, необходимо устанавливать постоянное напряжение коллектора U_K ≈ 0,75U_КК, а напряжение эмиттера – U_Э ≈ 0,25U_КК.

При данных номиналах схемы ток покоя равен I_OK ≈ I_OЭ = 1 мА, напряжение на эмиттере U_Э = U_Б – 0,6 В = 5 В, а напряжение на коллекторе U_К = U_КК –
– I_OKR_К = 15 В.

Фазовращатель

Для построения фазовращателя, обеспечивающего изменение фазы выходного сигнала в пределах 0° < φ < 180°, можно использовать парафазный каскад, к выходам которого подключена RC-цепь с регулируемым сопротивлением R. Распределение напряжений в схеме можно показать с помощью векторной диаграммы на полукруге, где u_С – напряжение на конденсаторе, u_R – напряжение на резисторе, u_ВЫХ – результирующее напряжение.

Рис. 5.8. Принцип работы простейшего фазовращателя

Изменяя величину сопротивления, можно менять соотношения напряжений u_R и u_С, а значит, и угол наклона φ результирующего вектора u_ВЫХ. При этом амплитуда сигнала при регулировке фазы остается постоянной. Однако простейший фазовращатель не обеспечивает изменения фазы во всем диапазоне из-за ограниченного линейного участка АЧХ.

5.1.6. Представление усилителя с ОЭ
в виде двух независимых усилителей: с передаточной проводимостью
и с передаточным сопротивлением

Рассмотрим схему усилителя с коэффициент усиления которого определяется выражением . Левая часть усилителя (без нагрузки) может быть охарактеризована как управляемый источник тока, имеющий крутизну ВАХ , и названа усилителем с передаточной проводимостью, или крутизной, – S. Правая часть схемы усилителя (нагрузка R_Н) может рассматриваться как усилитель с передаточным сопротивлением, который преобразует ток в напряжение. Такой подход позволяет проектировать левую и правую части схемы отдельно друг от друга.

Рис. 5.9. Представление усилителя с ОЭ в виде двух независимых усилителей:
с передаточной проводимостью и с передаточным сопротивлением

При этом общий коэффициент усиления будет равен . Для данной схемы R_Н = 10 к, S = 1 мА/В, а К_U = S R_H = 1 (мА/В) 10 к = 10, что соответствует .