1.2 Схемы включения транзисторов

Схема включения с общей базой.

Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется.

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_к/I_э=α [α<1]

Входное сопротивление R_вх=U_вх/I_вх=U_бэ/I_э.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства:

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки:

Малое усиление по току, так как α < 1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

Схема включения с общим эмиттером.

I_вых = I_к

I_вх = I_б

U_вх = U_бэ

U_вых = U_кэ

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_к/I_б=I_к/(I_э-I_к) = α/(1-α) = β [β>>1]

Входное сопротивление: R_вх=U_вх/I_вх=U_бэ/I_б

Достоинства:

Большой коэффициент усиления по току

Большой коэффициент усиления по напряжению

Наибольшее усиление мощности

Можно обойтись одним источником питания

Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Недостатки:

Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с ОБ.

Схема с общим коллектором.

I_вых = I_э

I_вх = I_б

U_вх = U_бк

U_вых = U_кэ

Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_э/I_б=I_э/(I_э-I_к) = 1/(1-α) = β [β>>1]

Входное сопротивление: R_вх=U_вх/I_вх=(U_бэ+U_кэ)/I_б

Достоинства:

Большое входное сопротивление

Малое выходное сопротивление

Недостатки:

Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.

1.3 Режимы работы транзисторов

Режимы работы транзисторов:

1.Нормальный активный режим:

Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт) U_ЭБ>0;U_КБ<0;

2.Инверсный активный режим:

Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.

3.Режим насыщения:

Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).

4.Режим отсечки :

В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).

5.Барьерный режим:

В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет из себя диод, включенный последовательно с резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, неразборчивостью к параметрам транзисторов.

1.4 Выбор транзистора для усилительного каскада

В инженерных расчётах при выборе транзистора пользуются следующими паспортными параметрами:

• Граничная частота коэффициента передачи тока F_гр ;

• Статический коэффициент передачи по току h_21Э;

• Максимально допустимый ток коллектора I_кмакс;

• Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер U _кэмакс;

• Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе Р_кмакс..

Паспортные данные транзистора для большей надёжности работы схемы выбирают с запасом на 20-30% от предельных режимов работы.

Граничную частоту коэффициента передачи по току обычно выбирают, как минимум, на порядок выше частоты усиливаемого сигнала F_гр >10∙F_с с целью обеспечения постоянства режима работы транзистора. Следовательно, для обеспечения широкой полосы частот усиления надо выбрать транзистор с граничной частотой не менее F_гр= 10∙1100кГц=11 МГц.

Статический коэффициент передачи по току h_21э обычно выбирают, как минимум, в три раза выше требуемого коэффициента усиления сигнала h_21э >3∙К_у. Для возможности регулировки мощности сигнала в нагрузке, надо выбрать транзистор с коэффициентом передачи не менее h_21э =105. Величину максимально допустимого тока коллекторной цепи выбирают, как правило, больше максимального тока транзистора I _Кмакс = I_КЭмакс Максимальный ток на переходе коллектор-эмиттер полностью открытого транзистора с достаточной точностью определяется напряжением Е_п источника питания и сопротивлением R_K нагрузки транзистора которая принимается равной нагрузке R_K = Rн:

I_КЭмакс=Е_п/R_n=16 В/ 2000 Ом =8мА

Следовательно, максимально допустимый ток коллектора выбранного транзистора должен быть не меньше I_Кмакс>8мА. Значение максимально допустимого напряжения коллектор-эмиттер выбирают, как правило, больше напряжения источника питания U_кэ> U_{п .}Максимальное напряжение на переходе коллектор-эмиттер при полностью закрытом транзисторе определяется напряжением источника питания и не перевешает 16В, следовательно, максимально допустимое паспортное напряжение должно быть U_КЭмакс >16В. Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе при полностью открытом транзисторе должна быть не менее P_Кмакс = I_КЭмакс ∙E_п= 8мА ∙16В = 128мВт.

Выбираем отечественный n-p-n транзистор КТ604Б со следующими характеристиками: F_гp =40МГц, h_21Э = 30-120, I_Kмакс =200мА, U_кэ =200В, Р_кмакс =800мВт, тип корпуса КТ-26. Данному транзистору соответствует импортный аналог 2N5830 , со следующими характеристиками: F_гp =100 МГц, h_21Э = 60-500, I_Kмакс =200мА, U_кэ =100В, Р_кмакс 625мВт, тип корпуса TO-226AA (TO-92).