Основные схемы включения.

Выше подразумевалось, что оба напряжения на эмиттере и коллекторе ( и ) отсчитываются относительно базы, принятой за основной электрод, общий для входной и выходной цепи транзистора.

Рис.7.13

Такое включение транзистора (рис.7.13а), позволяющее строго и наглядно изучить его физические свойства и параметры, называют включением с общей базой и обозначают ОБ.

Установим соотношения между токами для схемы с ОБ. Ток эмиттера управляется напряжением на эмиттерном переходе, но до коллектора доходит несколько меньший ток, который можно назвать управляемым коллекторным током.

где α – коэффициент передачи тока эмиттера в цепь коллектора, являющийся основным параметром транзистора; при нормальных токах может иметь значения от 0,95 до 0,998.

Чем слабее рекомбинация инжектированных носителей в базе, тем ближе α к единице. Через коллекторный переход всегда проходит неуправляемый обратный ток коллектора . Таким образом, полный коллекторный ток

(7.17)

Эта схема не обеспечивает усиления по току и обладает малым входным сопротивлением, что делает ее не оптимальной для большинства применений. Однако имеет хорошие частотные и временные характеристики.

Основное применение в схемах находит другое включение - с общим эмиттером (рис.7.12б); обозначают такое включение буквами ОЭ. Коэффициент усиления такого каскада представляет собой отношение амплитуд (или действующих значений) выходного и входного переменного тока, переменных составляющих токов коллектора и базы.

Преобразуем выражение (7.17) так чтобы выразить зависимость тока от тока базы . Заменим суммой :

Решим это уравнение относительно . Тогда получим

Обозначим

и .

Окончательно получим выражение

.

Здесь β – коэффициент передачи тока базы в цепь коллектора и составляет десятки единиц, причем, незначительные изменения α приводит к большим изменениям β. Ток - обратный ток коллектора для схемы с ОЭ. Он составляет десятки или сотни микроампер и значительно превосходит ток для схемы с ОБ.

Коэффициент усиления по напряжению равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным напряжением является напряжение U_бэ а выходным – U_кэ. Напряжение на базе не превышает десятых долей вольта, а выходное напряжение на коллекторе достигает единиц, а иногда и десятков вольт. Поэтому коэффициент усиления по напряжению имеет значение от десятков до сотен. Отсюда следует, что коэффициент усиления каскада по мощности равным сотням или тысячам. Входное сопротивление составляет от сотен Ом до единиц кОм. Это вытекает из того, что при входном напряжении, равным десятым долям вольта входной ток транзисторов малой и средней мощности составляет десятые доли мА. Это существенный недостаток биполярных транзисторов. Выходное сопротивление транзистора с ОЭ составляет от единиц до десятков килом. Каскад с ОЭ при усилении переворачивает фазу напряжения, т.е. между выходным и входным напряжением имеется фазовый сдвиг 180⁰. Недостатки данной схемы – худшие частотные и температурные свойства по сравнению с ОБ. Влияние частоты и температуры на параметры транзистора будут показаны далее.

При включении транзистора с общим коллектором коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме ОЭ. Однако коэффициент усиления по напряжению близок к единице, причем всегда меньше ее. Выходное напряжение повторяет входное. Входное сопротивление составляет десятки килом, что является важным достоинством схемы. выходное сопротивление, наоборот, получается сравнительно небольшим, обычно единицы килом или сотни Ом.

Для удобства сравнения основные свойства всех трех схем включения транзисторов сведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1