Устройство и работа транзисторного усилителя

Схема включения полупроводникового триода с общим эмиттером наиболее распространена в схемах усилителей, так как позволяет получить большое усиление благодаря тому, что изменения тока базы в этой схеме влияют на коллекторный ток больше, чем изменения тока эмиттера для цепи с общей базой.

Рассмотрим схему транзисторного усилителя с общим эмиттером (рис 2.9)

Рис. 2.9. Схема усилителя с общим эмиттером

Небольшое напряжение, приложенное к входу, создает намного большее напряжение на выходе. Это напряжение создается на сопротивление нагрузки Rн в коллекторной цепи. p–n–p транзистор имеет отрицательное смещение Екэ = 15 В. На сопротивлении Rн создается переменное выходное напряжение при изменении коллекторного тока.

В данной схеме используется один источник питания, так как полярность положительного смещения для цепи база – эмиттер совпадает с полярностью отрицательного смещения для коллектора.

Отрицательное смещение на коллекторе значительно больше положительного. В цепи эмиттер – база сопротивление R₁ величиною в 15 кОм ограничивает прямой ток в цепи до 1 миллиампера, внутреннее сопротивление транзистора в прямом направлении ничтожно мало.

Конденсатор С₁ в схеме шунтирующий, он позволяет входному напряжению сигнала изменять прямой ток, минуя резистор R₁. Таким образом, очень небольшое изменение входного напряжения вызывает значительное изменение тока базы. Часто нижняя пластина конденсатора замыкается на шасси (корпус), работа схемы от этого не нарушается.

Усилительные свойства транзистора можно рассматривать в следующей последовательности:

1. Входное напряжение изменяет входной ток, который является током базы для цепи с общим эмиттером.

2. Изменение входного тока изменяет ток коллектора.

3. На сопротивлении Rн в коллекторной цепи создается изменяющиеся падение напряжения в такт изменениям тока коллектора.

4. Напряжение выхода данного усилителя на зажимах Rн намного больше, чем входное напряжение.

5. Усиление напряжения есть следствие того, что изменение тока в эмиттерной цепи низкого сопротивления создает соответствующее изменение тока в коллекторной цепи высокого сопротивления.

При использовании триода n-p-n типа принцип работы схемы не изменится. Физические процессы в таких транзисторах аналогичны рассмотренным: изменится полярность включения коллекторной батареи, направление токов в цепях и полярности напряжений поменяются на обратные. Разница состоит в следующем:

а) Эмиттер инжектирует в область основания не дырки, а электроны проводимости;

б) На эмиттер таких транзисторов подается отрицательный потенциал, а на коллектор - положительный.

В рассмотренной схеме отрицательное напряжение, приложенное к коллектору р -типа, притягивает заряды дырок от его перехода с базой. Это напряжение обеспечивает отрицательное смещение в выходной цепи.

Эта же батарея создает отрицательное напряжение на базе по отношению к эмиттеру. Электроны в базе n -типа отталкиваются, в то время как заряды дырок в эмиттере р- типа притягиваются к переходу эмиттер – база. Таким образом, во входной цепи присутствует положительное смещение.

В коллекторной цепи дырочный ток и поток электронов направлены противоположно. Поэтому падение напряжения на зажимах Rн имеет полярность, указанную на рисунке 2.9. Оно направленно противоположно напряжению батареи.

Вывод: Транзисторный усилитель, с включением полупроводникового триода с общим эмиттером, позволяет получить большое усиление благодаря тому, что изменения тока базы в этой схеме влияют на коллекторный ток больше, чем изменения тока эмиттера для цепи с общей базой.