В реальных цепях к выходу усилительных (активных) элементов обычно подключают нагрузку (резисторы, индуктивные катушки и др.). Такой режим работы активного элемента называют динамическим. Рассмотрим динамический режим работы активного элемента на примере простейшей схемы усилителя на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, когда вход и выход схемы подсоединены к источникам постоянного напряжения смещения ЕБ и ЕК, а усиливаемый сигнал на вход не подан (рис. 2.8, а). Выходное напряжение в этом случае в соответствии со вторым законом Кирхгофа

или (2.23)

Если напряжение на входе изменится, то изменится и ток эмиттера , а следовательно, и ток коллектора . В соответствии с (2.23) изменится выходное напряжение. Таким образом, в динамическом режиме работы активного элемента изменение напряжения на его входе вызывает изменение напряжения на его выходе.

Анализ работы и расчет усилительных каскадов можно провести графическим методом с использованием динамических характеристик.

С помощью нагрузочных линий или выходных динамических характеристик можно установить зависимость выходного тока от напряжения на выходе усилителя для различных значений входного сигнала. Когда сигнал отсутствует, в цепях усилителя протекает постоянный ток, называемый током покоя, и связь между выходным током и выходным напряжением можно установить по формуле (2.23). Зависимость при RK=const, EK=const есть прямая линия, которую можно построить по двум точкам: полагая UK= 0, что соответствует короткому замыканию выходных зажимов, определяют значение тока на оси ординат (первая точка), а считая = 0, что имеет место при холостом ходе со стороны выходных зажимов, находят на оси абсцисс вторую точку . Проведенную между этими точками линию называют нагрузочной линией постоянного тока или нагрузочной прямой постоянного тока.

Рис. 2.8. Схемы усилителя на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ

На рис. 2.9 построено семейство из двух нагрузочных линий постоянного тока, соответст-вующих двум значениям сопротивления нагрузки RK1 и RK2 и напряжению EK. Наклон прямых определяется соответственно углами и , где , а . Если значения EK (RK=const) другие, то нагрузочные линии переместятся параллельно вправо или влево.

Рис. 2.9. Семейство из двух нагрузочных линий постоянного тока, соответствующих двум значениям сопротивления нагрузки RK1 и RK2 и напряжению EK

Нагрузочные линии строят на семействе выходных статических характеристик, точки пересечения с которыми определяют значения , для заданных значений RK и EK и различных значений токов базы .

В многокаскадных усилителях выходные цепи через разделительный конденсатор С нагружены входным сопротивлением следующего каскада, которое в большей части полосы рабочих частот можно считать активным RH. Нагрузочная линия каскада, когда по цепи протекает переменный ток, отличается от нагрузочной линии постоянного тока и называется нагрузочной линией переменного тока. Нагрузочная линия переменного тока пересекается с нагрузочной линией постоянного тока в так называемой начальной рабочей точке, так как в момент прохождения переменного сигнала через нуль рабочая точка находится в начальном положении. Наклон нагрузочной линии переменного тока определяется углом . На рис. 2.9 она проходит через начальную рабочую точку А круче соответствующей нагрузочной прямой постоянного тока при RK=RK1 (пунктир на рисунке).

Входная динамическая характеристика – это зависимость в динамическом режиме. Для схемы усилителя с транзистором, включенным по схеме с ОЭ, – это зависимость . Графически ее строят путем переноса точек пересечения нагрузкой прямой со статическими выходными характеристиками на семейство входных статических характеристик. Поскольку входные статические характеристики для разных значений UK отличаются очень незначительно, обычно в качестве динамической входной характеристики используют усредненную входную статическую характеристику (кривая 1 на рис. 2.10, б).

Рис. 2.10. Входная и проходная динамические характеристики, выходное напряжение усилителя

Проходная динамическая характеристика – это зависимость или в динамическом режиме. Для усилителя с транзистором, включенным по схеме с OЭ, – это зависимость или . Вид проходной характеристики показан на рис. 2.10, а (кривая 2).

• Назад
• Вперёд