3.3 Робота біполярного транзистора у динамічному режимі

Під час роботи БТ у різних електронних схемах до його вхідного кола находять сигнали у формі змінної напруги, яка змінює вхідний та вихідний струм приладу. У цьому разі БТ працює в динамічному режимі: зміна струму колек­тора у транзисторі відбувається внаслідок одночасної зміни вхідного струму (або) і напруги на колекторі (або). Основним різновидом динамічного режиму БТ є підсилювальний режим.

3.3.1 Принцип дії підсилювального каскаду на біполярному транзисторі

Схема зі спільною базою

Схема транзистора підсилювача зі спільною базою зображена на рисунку 3.43.

Рисунок 3.43 – Підсилювальний каскад зі спільною базою

За відсутності вхідного сигналу () у вхідному колі БТ діє напруга спокою, створена за рахунок джерела, і протікає струм- емітерний струм спокою. У вихідному колі діють відповідно напруга(від джерела) і струм. У колі бази=-. Початковий режим БТ – активний.

При надходженні на вхід схеми сигналу починається динамічний режим роботи БТ. Практично вся напругавиділяється на резисторі, і тоді напругазмінюватиметься за законом

.

Часові діаграми напруги і струмів каскаду показано на рисунку 3.44. Оскільки БТ працює в активному режимі, разом зі зміною змінюватимуться емітерний, колекторнийструми, а також напруга на колекторі(рис. 3.44). Колекторна напруга змінюється за законом

.

З діаграм видно, що вхідна і вихіднанапруги схеми змінюються у фазі одна відносно іншої (каскад за схемою зі спільною базою не інвертує вхідного сигналу). Амплітудаможе бути більша за амплітуду вхідного сигналу, якщо відповідно вибрати величину колекторного опору, тобто в цьому випадку каскад підсилює напругу. Процес підсилення полягає в перетворенні енергії джерела живленняв енергію вихідного сигналу. При цьому транзистор відіграє роль своєрідного регулятора, який керує струмом джерела. Величина і форма вихідної напруги залежать не тільки від величини і форми вхідного сигналу, величини, але й від вибору положення початкової робочої точки на характеристиках БТ (,,,).

Схема зі спільним емітером

Схема транзисторного підсилювача зі спільним емітером показана на рисунку 3.45, а часові діаграми пристрою – на рисунку 3.46. Режим спокою забезпечується двома джерелами - (напругаі струм) і(напругаі струм). Напруга колектора

=-.

Рисунок 3.45 – Підсилювальний каскад зі спільним емітером

У режимі підсилення вхідного сигналу під час додатного півперіоду вхідної напруги пряма напруга ЕП транзистора зменшується, струм бази та колекторатакож зменшуються, що викликає збільшення напруги ко­лектора. Якщо робота відбувається на лінійній ділянці характеристики транзистора, то форми змінних складових струмів бази і колектора збігаються з формою вхідної напруги, а зміна напруги на колекторі, зумовлена змінною складовою колекторного струму, є протифазною відносно вхідної напруги. Отже, схема підсилювального каскаду на БТ зі спільним емітером є інвертувальною схемою. Як випливає з попереднього матеріалу, схема рисунка 3.45 здатна підсилювати не лише напругу, а й струм.

Рисунок 3.44 – Часові діаграми напруг і струмів транзисторного каскаду зі спільною базою

Рисунок 3.46 – Часові діаграми напруг і струмів транзисторного каскаду зі спільним емітером