Полевой транзистор Входные и выходные ВАХ

Электронные усилительные каскады- элементы усилительных устройств Усилителями называются устройства, предназначенные для повышения мощности входного сигнала за счет энергии источника питания. Преобразование энергии в усилителях осуществляется с помощью активных компонентов – транзисторов в усилительных каскадах. Сигнал, поступивший на вход транзистора, преобразуется в выходной усиленный сигнал

.Рис 1.Взаимосвязь характеристик и сигналов в каскаде с ОЭ	а — электрическая схема; б — ток коллектора транзистора; в — выходные характеристики; г — входная характеристика; д – линии нагрузки по постоянному ВС и переменному DК току

Каскады выполняются по схемам: 1) с общим эмиттером у БТ (общим истоком у ПТ); 2) с общим коллектором у БТ (общим стоком у ПТ); 3) с общей базой у БТ (общим затвором у ПТ).

Схемотехнические решения транзисторных каскадов обеспечивают питание транзистора от одного источника, задают режим его работы и обеспечивают стабильность работы транзистора независимо от внешних условий.

Рис №2. Установление рабочих точек и каскадное включение транзисторов

а — с помощью делителя R1, R2; ,б — с помощью автоматического смещения через резистор R 6; в — с помощью двух источников питания +Е1 и -Е2; г — транзисторная цепь отрицательной обратной связи через транзистор VТ1; д — каскадное включение двух транзисторов — схема Дарлингтона; е — комбинированная схема на транзисторах с противоположными проводимостями.

Схема любого каскада состоит из источника питания, транзистора и цепей смещения, обеспечивающих режим транзистора по постоянному току (режим покоя)

Рис 3. Примеры схемных решений по фиксации (РТ) рабочей точки (т.е. получения необходимого смещения) и температурной стабилизации режима работы транзисторов.
Схема №1 УК с ОЭ	Схема №2 УК с ОИ	Схема №3 УК с ОК
В сх1 фикс. напряжение смещения за счет резисторов делителя напряжения R1 и R2. Стаб. РТ за счет подбора RЭ	В сх2 фикс. РТ за счет подбора резисторов RИ и RЗ, обеспечивающих смещение	В сх3 режим работы по постоян-ному току обеспечивается как в сх. с ОЭ резисторами R1, R2 и RЭ.

Положение рабочей точки (режима работы УК) осуществляется подбором величин параметров элементов электрических цепей в соответствии с различными схемными решениями (примеры некоторых из них даны на рис 2 и 3)

Принципиальная электрическая схема усилительного каскада на биполярном транзисторе приведена на рис.3, сх1. В этой схеме транзистор включен в цепь источника питания последовательно с резисторами R_К и R_Э. Режим покоя усилителя задается входным делителем R₁—R₂ совместно с резисторами R_К и R_Э Кроме того, резисторы R₁, R₂, R_Э стабилизируют коллекторный ток покоя при изменении окружающих условий. Стабилизация будет тем лучше, чем меньше сопротивления R₁ и R₂ и чем больше R_Э.

Резистор R_Э создает сильную отрицательную обратную связь, препятствующую изменению коллекторного тока покоя. Однако стабилизирующее действие R_Э на ток I_К проявляется и при усилении переменного сигнала, что приводит к снижению коэффициента усиления. В усилителях переменного тока это нежелательное явление исключают, шунтируя резистор R_Э конденсатором большой емкости C_Э так, чтобы его реактивное сопротивление на частоте переменного сигнала было ничтожным по сравнению с R_Э. Конденсаторы С₁ и С₂ являются разделительными. Они разделяют по постоянному току соответственно цепь источника сиг нала (C₁) и выход усилителя (С₂).

Рис №4. Режимы работы усилительного каскада.(классы усиления сигналов)
а)	б). классы усиления.
строится с помощью входной и выходной
Графическая иллюстрация дана с использованием проходной характеристики, Θ - «угол отсечки» - это половина времени на период, в течении которого транзистор открыт. Кл. А θ = 1800, Кл. В θ = 900, Кл. АВ θ = 1200, Кл. С θ < 900, Кл. D -работа транзистора в ключевом режиме

Режимы работы усилителя (по расположению рабочей точки режима покоя) делятся на классы: А, В, АВ, С и D При работе усилителя в режиме А переменный ток протекает выходной цепи в течение всего периода. От источника питания непрерывно, независимо от уровня входного сигнала, потреб-ляется одна и та же мощность, пропорциональная току в рабочей точке, КПД, низкий (рис а).

Режим В характерен тем, что ток покоя равен нулю. Ток протекает в течение полупериода. Усилитель имеет высокий КПД. Применяется в силовых устройствах. Имеет большие нелинейные искажения (рис. б).

Режим АВ имеет угол отсечки от 90 до 180°. Увеличиваете КПД по сравнению с режимом В, нелинейные искажения меньше, чем в режиме В (рис. в).

Режим С имеет угол отсечки менее 90°. Большие нелинейные искажения, но они неважны. Усилитель применяется в умножителях частоты (рис. г).

Режим D. Усилитель преобразует гармонический сигнал в импульсный (рис. д).

Рис №5. Схемы усилителей, работающих в разных режимах усиления
Сх. 4. Предварительный 2-х каскадный усилитель	Сх. 5. Оконечный 2-х тактный усилитель мощности
Работает в режиме А, как линейный усилитель напряжения. Сохраняет форму входного сигнала.	Работает в режимах В и АВ. Т1 усиливает положительную полуволну входного сигнала, Т2 – отрицательную. На выходе результаты складываются