Графический анализ процесса усиления

Анализ процесса усиления в усилительном каскаде на биполярном транзисторе ОЭ можно проводить при использовании построений на входной и выходной характеристиках прибора, которые представлены на рис.5 и 6. Для упрощения анализа рассматривается усиление гармонического сигнала. Каскад работает в режиме, при котором точка покоя находится в центре рабочей области на выходной характеристике транзистора, где зависимости токов и напряжения можно считать линейными. Значения электрических параметров в этой точке (постоянных токов базы и коллектора, I _БП и I _КП, а также постоянных напряжений база-эмиттер и коллектор-эмиттер, U _БЭП и U _КЭП) представлены на рис.5 и 6 горизонтальными (для токов) и вертикальными (для напряжений) прямыми.

При подаче переменного напряжения на вход усилительного каскада величина напряжения база-эмиттер u _БЭ будет изменяться относительно U _БЭП. Поэтому, как показано на рис.5, наряду с постоянной составляющей напряжения база-эмиттер U _БЭП, появляется переменная составляющая этого напряжения с амплитудой U _БЭm. При изменении напряжения u _БЭ в течение периода входного сигнала наблюдается перемещение рабочей точки по входной характеристике относительно точки покоя П, а, следовательно, появление переменной составляющей базового тока с амплитудой I _Бm, что также иллюстрируется на рис.5.

Изменение тока базы в течение периода, которое происходит в интервале значений от I _БП - I _Бm до I _БП + I _Бm, вызывает перемещение рабочей точки на выходной характеристике относительно точки покоя. Это перемещение происходит вдоль линии нагрузки по переменному току. Как видно из рис.6, рабочая точка смещается вниз от точки покоя П при отрицательном полупериоде входного переменного напряжения (до точки В) и вверх – при положительном (до точки А). Перемещение рабочей точки по линии нагрузки приводит к появлению переменных составляющих коллекторного тока и

Рис.5. Графическое определение мгновенных значений тока

и напряжения входной цепи транзистора в составе

усилительного каскада ОЭ

Рис.6. Графическое определение мгновенных значений тока

и напряжения выходной цепи транзистора в составе

усилительного каскада ОЭ

напряжения коллектор-эмиттер, которые накладываются на величины постоянных составляющих I и U . Амплитуды переменных составляющих равны, соответственно, I и U . Величины этих амплитуд связаны между собой законом Ома через величину сопротивления нагрузки транзистора по переменному току

I = . (6)

Переменная составляющая напряжения u через конденсатор С передается в выходную нагрузку. Переменный ток коллектора не весь протекает через сопротивление нагрузки R . Поскольку резисторы R и R в цепи переменного тока к выходу транзистора подключены параллельно, то амплитуда переменного тока в нагрузке

I = I . (7)