Серед численних варіантів підсилювальних каскадів на БТ найширше застосування знаходить каскад з ОЕ, що має максимальний коефіцієнт передачі по потужності
варіант схеми якого приведений на малюнку 2.9.
Если входного сигнала нет, то каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора
задается ток покоя базы
. Ток покоя коллектора
. Напряжение коллектор-эмиттер покоя
. Отметим, что в режиме покоя напряжение
составляет десятки и сотни мВ (обычно 0,5…0,8 В). При подаче на вход положительной полуволны синусоидального сигнала будет возрастать ток базы, а, следовательно, и ток коллектора. В результате напряжение на
возрастет, а напряжение на коллекторе уменьшится, т.е. произойдет формирование отрицательной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОЭ осуществляет инверсию фазы входного сигнала на
.
|
| |
Графічно проілюструвати роботу каскаду з ОЕ можна, використовуючи вхідні і вихідні статичні характеристики БТ, шляхом побудови його динамічних характеристик (ДХ) [5,6]. Унаслідок слабкої залежності вхідної провідності транзистора g від величини навантаження, вхідні статичні і динамічні характеристики практично співпадають. Вихідні ДХ - це прямі лінії, які в координатах
відповідають рівнянням, що виражають залежності між постійними і змінними значеннями струмів і напруги на навантаженнях каскаду по постійному і змінному струму.
Процес побудови вихідних динамічних характеристик (прямих навантажень по постійному -
змінному -
струму) зрозумілий з малюнка 2.10.
Слід зазначити, що проста побудова ДХ можливо тільки при активному навантаженні, тобто в області СЧ АЧХ (див. рис.2.2), в областях НЧ і ВЧ прямі навантажень трансформуються в складні криві.
Побудова ДХ і їх використання для графічного розрахунку підсилювального каскаду детально описана в [5,6].
Навантаження даного каскаду по постійному і змінному струму визначаються як:

Координати робочої точки
для малосигнальних підсилювальних каскадів вибирають на лінійних ділянках вхідний і вихідний ВАХ БТ, використовуючи в малосигнальних підсилювальних каскадах так званий режим (клас) посилення А. Другие режими роботи каскадів частіше використовуються в підсилювачах потужності, і будуть розглянуті у відповідному розділі.
За відсутності в довідкових даних ВАХ БТ, координати робочої точки можуть бути визначені аналітичним шляхом (див. малюнок 2.10):
,
де
- напруга нелінійної ділянки вихідних статичних ВАХ транзистора
;

Якщо для малосигнальних каскадів в результаті розрахунку по вищенаведених формулах значення
і
опиняться, відповідно, менше 2 В і 1 мА, то, якщо не пред'являються додаткові вимоги до економічності каскаду, рекомендується брати ті значення координат робочої точки, при яких наводяться довідкові дані і гарантуються оптимальні частотні властивості транзистора.
Для розрахунку параметрів підсилювального каскаду по змінному струму зручно використовувати методику, описану в розділі 2.3, а БТ представляти моделлю, запропонованою в розділі 2.4.1.
Полная электрическая схема усилительного каскада с ОЭ приведена на рис.2.11.
На відміну від раніше розглянутого каскаду (рис.2.9) тут застосована емітерна схема термостабілізації (
), що забезпечує кращу стабільність режиму спокою, принцип її роботи буде розглянутий далі. Конденсатор
необхідний для шунтування
з метою з'єднання емітера транзистора із загальним дротом на частотах сигналу (усунення зворотного зв'язку на частотах сигналу, вигляд і характер цього зв'язку буде розглянутий у відповідному розділі).
Приведем эквивалентную схему каскада для частот сигнала (рис.2.12).
З метою спрощення аналізу каскаду виділяють на АЧХ області НЧ, СЧ і ВЧ (див. рис.2.2), і проводять аналіз окремо для кожної частотної області.
Эквивалентная схема каскада в области СЧ приведена на рисунке 2.13.
Як видно, ця схема не містить реактивних елементів, оскільки в області СЧ впливом на АЧХ розділових (
) і блокувальних (
) ємкостей вже можна нехтувати, а вплив інерційності БТ і
ще трохи.