Тема 3. 3. Динамический режим работы транзистора

Если статический режим предполагает только включение источника питания в цепи транзистора, то динамический режим – это режим работы с источником сигнала во входной цепи и сопротивлением нагрузки – в выходной, при этом все токи и напряжения изменяются одновременно, взаимно влияя друг на друга.

Это их влияние отражают динамические характеристики, которые бывают входные и выходные, проходные, сквозные и прямой передачи.

При графическом определении режима работы чаще всего пользуются выходными и входными характеристиками:

Выходная динамическая характеристика – это зависимость тока коллектора от напряжения коллектора,т.е. Ί_к = f (U_к), при Е_к = const и R_к = const, ее называют также коллекторной динамической характеристикой (рис.22)

Рис.22 Графическое определение режима выходной цепи с помощью коллекторной динамической характеристики

Строят ее на семействе выходных статических, пользуясь зависимостью:

U_к = E_к - i_к·R_к

Это прямая линия, которая отсекает отрезки на осях:

- U_к = E_к, при I_к = 0;

I_к = E_к / R_к, при U_k = 0

C изменением коллекторного напряжения (Е_к) она сдвигается параллельно себе влево или вправо, а чем больше R_к, тем она становится более пологой.

Коллекторную динамическую характеристику называют также линией нагрузки.

В простейшем каскаде, имеющем только одно активное сопротивление R_к, линия нагрузки для постоянного и переменного токов одна и та же.

Эта характеристика позволяет графическим путем выбрать режим покоя и определить амплитуды тока и напряжения выходного сигнала по амплитуде входного сигнала (рис.23). Точка пересечения динамической характеристики со статической позволяет определить ток и напряжение коллектора по данному току базы. Выбрав рабочую точку Р в режиме покоя, находят соответствующие ей токи покоя коллектора (I _кo) и базы (I _бо), и напряжение покоя (U _ко).

Точку Р выбирают на середине динамической характеристики (хотя выбор точки Р обусловлен режимом работы транзистора), чтобы в режиме усиления она не заходила на криволинейные участки характеристики, что вызывает большие нелинейные искажения.

По известной амплитуде входного тока (I_mб) можно найти рабочий участок динамической характеристики АБ, а проекциям половин рабочего участка АР и РБ на оси координат соответствуют амплитуды тока коллектора (I_mк) и напряжения коллектора (U_mк).

Входная динамическая характеристика – это графическая зависимость входного тока от входного напряжения.

Для схемы с ОЭ – это базовая динамическая характеристика. Входную характеристику следует строить на семействе входных статических характеристик, она представляет собой кривую линию с несколько большей крутизной и кривизной, чем статическая характеристика. Эта характеристика близка к статической тем больше, чем меньше сопротивление нагрузки.

Для практических расчетов и графического определения режима входной цепи пользуются чаще статическими характеристиками из справочников.

Рис.23 Графическое определение режима входной цепи

Зная из графика коллекторных характеристик тока базы I _бо, можно найти точку покоя Р’ на входной характеристике, а значит и напряжение базы U_бо.

По известной амплитуде входного сигнала U _mб, определяется рабочий участок А’Б’ входной характеристики и амплитуда тока базы I _mб.

И наоборот, если известна величина I _mб, можно определить U_mб.

Выходная мощность характеризуется площадью прямоугольного треугольника, построенного на половине рабочего участка АР как на гипотенузе. Его катеты - это амплитуды I _mк и U _mк, а половина их произведения равна мощности:

Р_вых = I_mк · U_mк / 2

Для выбора режима мощного каскада пользуются проходной динамической характеристикой, которая представляет собой зависимость мгновенного тока коллектора от напряжения базы.

Для графического расчета высших гармоник и вычисления коэффициента гармоник строят сквозную динамическую характеристику, которая представляет зависимость мгновенного тока коллектора от ЭДС источника сигнала.

Контрольные вопросы:

1.Работа каскада с ОЭ: входные и выходные величины; прохождение постоянных и переменных составляющих токов;

2. Свойства схемы с ОЭ;

3. Работа каскада с ОК, почему его называют эмиттерным повторителем?

4. Свойства схемы с ОК;

5. Работа и свойства каскада с ОБ;

6. Отличительные особенности трех схем включения;

7. Что такое составной транзистор? Его параметры;

8. Какой режим транзистора называют динамическим?

9. Что называют динамической характеристикой?

10. Как строится выходная динамическая характеристика? И как по ней определяют токи и напряжения в режиме покоя и усиления сигнала?

11. Определение входной динамической характеристики;

12. Определение проходной и сквозной характеристик.