Анализ динамического режима работы биполярного транзистора по схеме включения с общим эмиттером

Динамический режим работы БТ весьма эффективно рассматривается на примере представленного однокаскадного усилителя напряжения, так как схема включения транзистора с ОЭ обеспечивает наибольшее усиление колебательной мощности и обладает коэффициентами усиления по току, напряжению и мощности в отличие от других способов включения БТ.

Свойства схемы включения БТ с ОЭ в режиме максимального усилении переменных сигналов в классе «А» можно рассмотреть расчётом всех коэффициентов усиления, входной и выходной колебательной мощности, КПД, используя входные и выходные (рис. 2) динамические характеристики, построенные в семействе экспериментально снятых статических характеристик. Для этого линия нагрузки, как описано выше, проводится из соображения максимальной длины линейного участка с максимальной загрузкой БТ током коллектора при заданном уровне коллекторного напряжения питания. Это позволяет рассчитать сопротивление в цепи коллектора, как показано в расчёте режима БТ по постоянному току (R_К = 468,75 Ом).

Рис. 4 Принципиальная схема исследования динамического режима с включением БТ по схеме с ОЭ, в которой источник переменного напряжения включён во входную цепь, а сопротивление нагрузки включено в выходную цепь коллектора.

Проектируя точки пересечения линии нагрузки с максимальной в точке «а» и минимальной в точке «б» выходных статических характеристик на оси напряжения и тока коллектора, определяют ожидаемые максимально возможные размахи амплитуд усиленного напряжения и тока в цепи коллектора без искажения – 13,95 В и 0,029 А (рис.2).

Определяем максимальную выходную колебательную мощность усилителя:

~P_вых = Вт.

Проектируя точки «а» и «б» на оси напряжения и тока базы на входной статической характеристике по рис. 2 (снятой при напряжении коллектора 5 В, являющейся входной динамической характеристикой), определяют ожидаемые максимально допустимые размахи амплитуд усиливаемого входного сигнала без искажения – 0,1 В и 0,0003 А.

Определяем максимальную входную колебательную мощность усилителя:

~P_вх = Вт.

Определяем коэффициент усиления по мощности:

К_Р =

Определяем коэффициент усиления по напряжению:

К_U =

Определяем коэффициент усиления по току:

K_I =

Проверяем правильность определения коэффициента усиления по мощности:

Процентное расхождение определяемого коэффициента мощности по разным формулам подтверждает правильность расчётов:

Определяем потребляемую мощность усилительным каскадом в режиме молчания (отсутствия переменного сигнала на входе усилителя):

Р₀ =

Определяем коэффициент полезного действия усилительного каскада:

Полученный достаточно высокий КПД усиления мощности, высокие коэффициенты усиления по напряжению и по току подтверждают наилучшие усилительные свойства БТ включённого по схеме с ОЭ. Поэтому данный способ включения БТ нашёл широкое применение практически в самых различных электронных устройствах современной электроники.

Представленные расчёты с использованием статических характеристик позволяют разрабатывать и конструировать усилительные устройства для работы их в динамическом режиме в максимально возможных диапазонах усиления с допустимым уровнем частотных искажений.