Усилитель на биполярном транзисторе с емкостной связью

 

Широкое применение нашли усилители с емкостной связью (рисунок 2.16) в которых на входе и выходе устанавливаются разделительные конденсаторы и . За счет них исключается влияние источника входного сигнала и нагрузки на режим работы по постоянному току. Конденсаторы выбираются настолько большой емкости, чтобы они не оказывали влияние на переменные составляющие токов.

 

 

Рисунок 2.16 - Усилитель с емкостной связью на биполярном транзисторе

 

Рассмотрим назначение других элементов.

Резисторы иобразуют делитель напряжения и служат для задания режима покоя, т.е. создают напряжение смещения , которое и определяет ток базы покоя .

Резистор служит для стабилизации положения точки покоя за счет отрицательной обратной связи по постоянному току. Параметры режима покоя сильно зависят от температуры, это в основном проявляется в прямой зависимости от температуры. Основными причинами такой зависимости являются изменения от температуры сквозного начального тока коллектора , напряжения на эмиттерном переходе и коэффициента . При отсутствии мер по стабилизации тока , его температурные изменения могут привести к перемещению точки покоя настолько, что при заданной амплитуде входного сигнала колебания рабочей точки может выходить за приделы рабочего участка (рис.17). Это может привести к искажению формы кривой выходного сигнала. Стабилизирующее влияние обратной связи можно показать, рассмотрев ее влияние на ток покоя базы , который определяется из схемы (рисунок 2.17,а).

Рисунок 2.17 -. К расчету тока базы покоя

 

В этой схеме - напряжение покоя на эмиттерном переходе, - напряжение покоя на резисторе

 

. (2.30)

 

Для удобства определения , используя понятия об эквивалентном генераторе, заменим исходную схему (рисунок 2.17,а) эквивалентной (рисунок 2.17,b), из которой найдем

 

, (231)

 

где ;

 

. (2.32)

 

Предположим, что под влиянием температуры ток увеличится, точка покоя переместится вверх по нагрузочной прямой. Это приводит к увеличению тока и ,соответственно, к уменьшению базового тока, и точка покоя переместится вниз в состояние, близкое к исходному. Отрицательная обратная связь по постоянному току стремится поддержать ток покоя коллектора на неизменном уровне, а, следовательно, стабилизирует положение рабочей точки.

Конденсатор шунтирует (уменьшает сопротивление) по переменному току, уменьшая тем самым проявление отрицательной обратной связи по переменной составляющей. Отсутствие конденсатора привело бы к уменьшению коэффициента усиления схемы.

Эквивалентная схема усилителя с учетом всех элементов имеет вид показанный на рисунке 2.18.

 

Рисунок 2.18 -. Эквивалентная схема усилителя с емкостной связью

 

Эту схему легко упростить, если принять во внимание следующие соотношения:

 

, (2.33)

 

, (2.34)

 

, (2.35)

 

, (2.36)

 

т.е. все конденсаторы выбираются настолько большими, что их сопротивлениями на самой низкой рабочей частоте можно пренебречь по сравнению с сопротивлениями резисторов подключенных к ним.

Упрощенная эквивалентная схема будет иметь вид показанный на рисунке 2.19.

 

Рисунок 2.19 -. Упрощенная эквивалентная схема усилителя с емкостной связью

 

Анализируя эту эквивалентную схему, можно определить основные параметры усилителя:

 

, (2.37)_

 

, (2.38)

 

, (2.39)

 

. (2.40)

 

с учетом сопротивлений делителя и , сопротивления источника усиливаемого сигнала и сопротивления нагрузки.