Работа транзистора в усилительном режиме

Одним из основных применений транзистора является усиление электрических сигналов. Для этих целей транзистор может быть включен по одной из возможных схем: с ОБ, ОЭ или ОК. Наиболее часто применяют включение по схеме с ОЭ. Схема простейшего усилителя приведена на рис. 4.25. Она содержит транзистор, в коллекторную цепь которого включен резистор R_к, а в базовую — резистор R_б. Эти резисторы служат для того, чтобы обеспечить требуемый режим работы транзистора по постоянному току. Увеличивая сопротивление R&, можно уменьшить постоянный ток базы I_б0. При этом будет увеличиваться постоянное напряжение Uк-эо- Увеличивая сопротивление R_K, можно уменьшать ток Iко, вследствие чего произойдет увеличение напряжения UK_ao. Обычно сопротивления R6 и RK подбирают (рассчитывают) так, чтобы выполнялось условие Uк-э₀ = Еип/2.

На базу транзистора через конденсатор С_б подают сигнал, подлежащий усилению. Наличие на базе этого сигнала изменяет напряжение и₆_₃ и, соответственно, ток i_б, а также ток г_к и напряжение u_к__э. Если режим работы по постоянному току выбран правильно, то изменения напряжения и_к_₃ будут в точности повторять изменения напряжения u_i_₃, но с большей амплитудой, то есть произойдет усиление напряжения сигнала. Усиленный сигнал через конденсатор С_к поступает на внешнюю нагрузку R„, которая является получателем (потребителем) сигнала. Функции внешней нагрузки в конкретных устройствах может выполнять громкоговоритель, реле, сигнальное устройство, входное сопротивление транзистора и т. д. Словом, любое исполнительное устройство, для нормального функционирования которого недостаточно мощности источника сигнала. Транзистор в этом случае является посредником между источником сигнала и потребителем, обеспечивая необходимую мощность сигнала.

При работе транзистора в импульсных схемах различают режимы малого и большого сигналов. При подаче на базу импульсных сигналов малой величины транзистор работает в активном режиме. В этом случае происходит усиление импульсных сигналов и соблюдается линейная зависимость между напряжениями выходного и входного сигналов. Такой режим характерен, например, для усиления телевизионных сигналов.

Работа транзистора в режиме больших импульсных сигналов (такой режим обычно называют ключевым) характерна для цифровых интегральных схем. В этом случае транзистор выполняет функции электронного ключа: он может находиться либо в закрытом состоянии (отсечка), либо в открытом состоянии (насыщение). Качество работы электронного ключа оценивается скоростью переключения, то есть временем его перехода из одного состояния в другое. На рис. 4.37, а представлена схема электронного ключа, а на рис. 4.37, б — диаграммы, иллюстрирующие его работу. Рассмотрим поэтапно процессы включения и выключения транзистора.