Главная | Обратная связь

Графический анализ процесса усиления

Анализ процесса усиления в усилительном каскаде на биполярном транзисторе ОЭ можно проводить при использовании построений на входной и выходной характеристиках прибора, которые представлены на рис.2.5 и 2.6. Для упрощения анализа рассматривается усиление гармонического сигнала. Каскад работает в режиме, при котором точка покоя находится в центре рабочей области на выходной характеристике транзистора, где зависимости токов и напряжения можно считать линейными. Значения электрических параметров в этой точке (постоянных токов базы и коллектора, I_БП и I_КП, а также постоянных напряжений база-эмиттер и коллектор-эмиттер, U_БЭП и U_КЭП) представлены на рис.2.5 и 2.6 горизонтальными (для токов) и вертикальными (для напряжений) прямыми.

При подаче переменного напряжения на вход усилительного каскада величина напряжения база-эмиттер u_БЭ будет изменяться относительно U_БЭП. Поэтому, как показано на рис.2.5, наряду с постоянной составляющей напряжения база-эмиттер U_БЭП, появляется переменная составляющая этого напряжения с амплитудой U_БЭm. При изменении напряжения u_БЭ в течение периода входного сигнала происходит перемещение рабочей точки по входной характеристике относительно точки покоя П, а, следовательно, появление переменной составляющей базового тока с амплитудой I_Бm, что также иллюстрируется на рис.2.5.

Рис.2.5. Графическое определение мгновенных значений тока

и напряжения входной цепи транзистора в составе

усилительного каскада ОЭ

Положение рабочей точки на выходной характеристике определяется пересечением вольт-амперной характеристики, соответствующей току базы в фиксированный момент времени, с линией нагрузки по переменному току. Поэтому изменение тока базы в течение периода, которое происходит в интервале значений от I_БП - I_Бm до I_БП + I_Бm, вызывает перемещение рабочей точки на выходной характеристике относительно точки покоя. Как видно из рис.2.6, рабочая точка смещается вдоль линии нагрузки по переменному току вниз от точки покоя П при отрицательном полупериоде входного переменного напряжения (до точки В) и вверх – при положительном (до точки А). Перемещение рабочей точки приводит к изменению коллекторного тока и напряжения коллектор-эмиттер, а, следовательно, к появлению переменных составляющих этих параметров, которые накладываются на величины постоянных составляющих I и U . Амплитуды переменных составляющих обозначены на рис.2.6, соответственно, I и U . Величины этих амплитуд связаны между собой законом Ома через величину сопротивления нагрузки транзистора по переменному току

I = . (2.6)

Рис.2.6. Графическое определение мгновенных значений тока

и напряжения выходной цепи транзистора в составе

усилительного каскада ОЭ

Переменная составляющая напряжения u через конденсатор С передается в выходную нагрузку. Переменный ток коллектора не весь протекает через сопротивление нагрузки R . Поскольку резисторы R и R в цепи переменного тока к выходу транзистора подключены параллельно, то амплитуда переменного тока в нагрузке

I = I . (2.7)