Ministerstvo školstva Bieloruskej republiky

ŠTÁTNA TECHNICKÁ UNIVERZITA GOMEL

ich. P.O.SUKHOY

názov fakulty _______AIS __________________

"SCHVÁLENÉ"

hlavu oddelenie ______________

"______" ______________2002

CVIČENIE

v dizajne kurzu

Študent Ilyin E.V

1. Téma projektu Jednostupňový zosilňovač na báze bipolárneho tranzistora v spínacom obvode

so spoločným žiaričom. Pevný základný prúd, mostíkový usmerňovač ________________

2. Termín odovzdania vypracovaného projektu študentom máj-2002 __________________________

3. Počiatočné údaje pre projekt.__________________________________________________ _____

__________________U n m = 8,7 IN .__________________________________________________ ______

__________________R n = 19 0 Ohm .________________________________________________ ______

R Komu = 190 0 Ohm .____ _____________________________________________ ______

R G = 240 Ohm___________________________________________________________ _______

fn=45 Hz________________________________________________________________

1. Určte súradnice, Ek. Nakreslite čiary zaťaženia. Vyberte tranzistor__

2. Identifikujte prvky, ktoré zabezpečujú oddychový režim ._ ________________

3. Graficko-analytický výpočet parametrov zosilňovača __________________________________

5. Určte parametre zosilňovača Rin, K u , TO i cez h-parametre._______________________

9. Zostrojte časové diagramy signálov (frekvencia 1 kHz)___________________________

a) Er(t), Uin(t), Ub(t), Ue(t); b) ja b (t), I G (t); c) Iк(t), In(t), Ipit(t);_____________________

c) Ub(t), Ue(t), Uk(t), Un(t), Ek; e) U2(t), Uв(t), Ust(t)=Ek(t).________________________

11. Nakreslite schému elektrického zariadenia_____________________

5. Zoznam grafického materiálu. _____________________________________________________

Záťažové čiary, statické I-V charakteristiky tranzistora, časové diagramy signálov,____ ________

schéma elektrického obvodu zariadenia.__________________________________________

___________________________________________________________________________________

6. Projektoví konzultanti (s uvedením častí projektu).______________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Harmonogram prác na projekte na celé projektové obdobie _______________

__________________________________________________________________________________

Dozorca ______________

Prijal úlohu na vykonanie.

___________________________________________ (dátum a podpis študenta)

Počiatočné údaje

1 Zosilňovač napätia triedy A založený na bipolárnom tranzistore v obvode so spoločným emitorom.

N =8 - číslo možnosti, r =3 - pevný základný prúdový obvod.

Unm = 8,7B- amplitúda napätia naprieč záťažou;

Rn = 1900 Ohm- odolnosť voči zaťaženiu;

Rk = 1900 Ohm- odpor kolektorového odporu;

Rg = 240Om- odpor generátora (zdroj harmonického signálu);

3 Mostový usmerňovač a filter.

Výpočet zosilňovača v spínacom obvode s OE

1 Určte súradnice bodu pokoja 0, napájacie napätie Ek. Vytvorte statické a dynamické záťažové línie. Určte požiadavky na tranzistor z hľadiska obmedzujúcich parametrov a prúdovo-napäťových charakteristík. Vyberte tranzistor.

Počítame prúdy

Amplitúda záťažového prúdu

Amplitúda prúdu rezistora Rk

Amplitúda prúdu kolektora

Začiarknutím políčka vylúčite chybu otvárania:

Stanovíme ekvivalentný odpor v kolektorovom obvode pre premennú zložku I až R kn =R až êêR n = (R až R n)/(R až +R n) a amplitúdu kolektorového prúdu Iкm=Uкm/Rкн.

AC odpor

Amplitúda prúdu kolektora

Pokojový prúd sa volí z podmienky Iok>Iкm alebo Iok=Iкm+D I, kde D I =1¸3 mA je minimálny kolektorový prúd.

Kľudový prúd kolektora Iok = Iкm +D I = 12 +2= 14 mA.

Na vylúčenie režimu saturácie sa pokojové napätie určí z podmienky Uoke>Uкm alebo Uoke=Uкm+D U, kde D U =2¸3 V je minimálne napätie.

Kľudové napätie kolektor-emitor Uoke=Uкm+DU= 3+1= 4 V.

Určte napájacie napätie:

Ek = Uoke + Iok Rk = 4 + 0,014· 620 = 12.68 » 13 V.

Statická čiara zaťaženia (SLL) prechádza bodmi so súradnicami, A .

Napätie U A je bod dynamického zaťaženia, priamka, ktorá prechádza cez [ Uoke; Dobre]

U A =Uoke+IokRkn= 4 + 0,014 · 250 = 7,5 V.

Dynamická čiara zaťaženia (DLL) prechádza bodmi so súradnicami, A .

Po zostrojení záťažových vedení sa určia obmedzujúce parametre tranzistora:

Ik max > UA/Rkn alebo Ik max > Iok + Ikm, Ukemax > Ek, Rkmax > Iok × Uoke.

Na základe vypočítaných údajov vyberieme tranzistor z referenčnej knihy.

Tranzistor sa vyberá podľa nasledujúceho princípu:

I až max >I ok + I km = 14 + 12 =26 mA

U ke max >Ek=13 V

P až max > U oke × I ok = 14 × 4 = 56 mW

Vypočítaným údajom vyhovuje tranzistor KT312A (hlavné parametre pozri v prílohe A).

Postavme statické a dynamické záťažové čiary na samostatnom liste, pričom sme predtým preniesli vstupné a výstupné charakteristiky zvoleného tranzistora.

Federálna agentúra pre vzdelávanie Ruskej federácie

Štátna letecká technická univerzita v Ufe

pobočka Kumertau

Katedra PA

Práca na kurze

V disciplíne "Elektronika"

Vyplnil: študent skupiny ATPP-304

Ignatiev I.A.

Kontroloval: učiteľ

Zimin N.V.

Kumertau 2010

Úvod

1. Základné pojmy

1.1 Zosilňovač

1,3 h-parametre bipolárnych tranzistorov

1.4 Parametre tranzistora P14

2. Výpočet parametrov a popis schémy zapojenia zariadenia

2.1 Výber pracovného bodu

2.2 Určenie faktorov zosilnenia tranzistora P 14

2.3 Vypočítajte vstupný a výstupný odpor tranzistora P 14

2.4 Výpočet prvkov zosilňovača

2.5 Výpočet kapacít kondenzátorov

Záver

Bibliografia

Úvod

V tejto práci sú analyzované rôzne schémy tepelnej stabilizácie. V procese návrhu sme urobili analytický výpočet zosilňovača a jeho konštrukčné možnosti.

V práci sme vypočítali prvky jednostupňového zosilňovača podľa obvodu so spoločnou bázou a vypočítali sme zosilňovacie faktory pre prúd, napätie a výkon, vstupný a výstupný odpor.

Výsledkom výpočtu bol vyvinutý nízkofrekvenčný zosilňovač so špecifikovanými požiadavkami a menovitými hodnotami prvkov, ktorý je možné použiť pre praktické aplikácie.

Získané údaje môžu byť použité na vytvorenie skutočných zosilňovacích zariadení.

1. Základné pojmy

1.1 Zosilňovač

Pri riešení mnohých inžinierskych problémov, napríklad pri meraní elektrických a neelektrických veličín, prijímaní rádiových signálov, monitorovaní a automatizácii technologických procesov, vzniká potreba zosilnenia elektrických signálov. Na tento účel slúžia zosilňovače.

Zosilňovač je zariadenie, ktoré zvyšuje energiu riadiaceho signálu pomocou energie pomocného zdroja. Vstupný signál je ako šablóna, podľa ktorej sa reguluje tok energie od zdroja k spotrebiteľovi.

Moderné zosilňovače, široko používané v priemyselnej elektronike, zvyčajne používajú bipolárne tranzistory a tranzistory s efektom poľa a v poslednej dobe integrované obvody. Zosilňovače na mikroobvodoch sú vysoko spoľahlivé a ekonomické, majú vysokú prevádzkovú rýchlosť, extrémne malú hmotnosť a veľkosť a vysokú citlivosť. Umožňujú vám zosilniť veľmi slabé elektrické signály.

Zjednodušene možno zosilňovač (zosilňovač) znázorniť vo forme blokovej schémy (obr. 1):

Tento zosilňovač obsahuje nelineárny riadený prvok, zvyčajne bipolárny alebo poľný tranzistor, spotrebič a zdroj elektrickej energie. Stupeň zosilňovača má vstupný obvod, do ktorého sa privádza vstupné napätie (zosilnený signál), a výstupný obvod na vytváranie výstupného napätia (zosilnený signál). Zosilnený signál má výrazne väčší výkon ako vstupný signál. Výkon signálu sa zvyšuje v dôsledku zdroja elektrickej energie. Proces zosilnenia sa uskutočňuje zmenou odporu nelineárneho riadeného prvku, a teda prúdu vo výstupnom obvode, pod vplyvom vstupného napätia alebo prúdu. Výstupné napätie je odstránené z ovládania alebo spotrebiča. Zosilnenie je teda založené na premene elektrickej energie z konštantného zdroja EMF na energiu výstupného signálu zmenou odporu riadeného prvku podľa zákona určeného vstupným signálom.

Hlavné parametre zosilňovacieho stupňa sú zosilnenie napätia Ku= si vonku / Uin, aktuálny zisk K Ja = som vonku / Zadávam A zisk moci

Typicky sú v zosilňovacích stupňoch všetky tri zosilnenia výrazne väčšie ako jednota. V niektorých stupňoch zosilňovača však môže byť jeden z dvoch ziskov menší ako jednota, t.j. TO U <1 или К I <1. Но в любом случае коэффициент усиления по мощности больше единицы.

Podľa toho, aký parameter vstupného signálu (napätie, prúd alebo výkon) je potrebné zvýšiť pomocou zosilňovacieho stupňa, sa rozlišujú stupne napäťového, prúdového a výkonového zosilňovača. Stupeň zosilňovača napätia má zisk, ktorý sa zvyčajne rovná niekoľkým desiatkam. V inžinierskej praxi je často potrebné dosiahnuť výrazne vyšší zisk napätia, dosahujúci niekoľko tisíc až miliónov. Na vyriešenie tohto problému sa používajú viacstupňové zosilňovače, v ktorých je každý nasledujúci stupeň pripojený k výstupu predchádzajúceho.

V závislosti od typu signálu, ktorý sa má zosilniť, sa zosilňovače delia na:

1. Zosilňovače harmonického signálu

(zvukové signály v tvare U (t) =U O +∑Ui*cos (ωt+φ);

2. Zosilňovače impulzného signálu.

3. DC a AC zosilňovače.

4. Nízkofrekvenčné a vysokofrekvenčné zosilňovače (20Hz - 20KHz).

5. Vysokofrekvenčné zosilňovače.

6. Úzkopásmové a širokopásmové zosilňovače.

7. Selektívne zosilňovače.

8. Aperiodické zosilňovače.

Spôsoby pripojenia(Zapojenie) stupňov závisí od viacstupňového zosilňovača. V DC zosilňovačoch je teda vstup nasledujúceho stupňa spojený s výstupom predchádzajúceho stupňa priamo alebo pomocou rezistorov. Takéto zosilňovače sú tzv zosilňovače s priamou alebo odporovou väzbou .

zosilňovač kondenzátor jednostupňová tepelná stabilizácia

V zosilňovačoch striedavého napätia (UHF, ULF a TYPU) sa na spájanie kaskád najčastejšie používajú kondenzátory a odpory. Takéto zosilňovače sú tzv zosilňovače s odporovo-kapacitnými väzbami.

V selektívnych zosilňovačoch a výkonových zosilňovačoch sa transformátory niekedy používajú na vzájomné prepojenie stupňov a na pripojenie zosilňovacieho stupňa k zaťažovaciemu zariadeniu. Takéto zosilňovače sú tzv zosilňovače s transformátorovou väzbou.

Kondenzátory a transformátory v zosilňovačoch striedavého napätia slúžia na oddelenie striedavej zložky napätia (výstupu) od jednosmernej zložky napätia na nelineárnom riadenom prvku, ktorá vzniká zo zložky jednosmerného prúdu vytvorenej zdrojom konštantného EMF.

Na základe spôsobu zapínania zosilňovacieho prvku existujú tri hlavné typy zosilňovacích stupňov, a to bipolárne aj tranzistory s efektom poľa.

Jedným z najbežnejších stupňov zosilňovača založených na bipolárnych tranzistoroch je kaskáda spoločného žiariča(OE kaskáda).

Zapojenie zosilňovacieho stupňa tranzistora typu n-p-n s OE je na obr.2.

Uin, ktorý je potrebné zosilniť, sa privádza zo zdroja kmitov do sekcie Base-Emitter. Základňa je tiež dodávaná s kladným predpätím zo zdroja E1, čo je priepustné napätie prechodu emitora.

V základnom obvode preteká prúd, preto je vstupný odpor tranzistora malý.

Aby sa zabránilo strate časti vstupného striedavého napätia, je vnútorný odpor zdroja E1 posunutý kondenzátorom. Pri nízkych frekvenciách by mal mať odpor mnohonásobne menší ako je vstupný odpor tranzistora.

Kolektorový obvod je napájaný zo zdroja E2. Zdrojové napätie moderných zosilňovacích stupňov na báze bipolárnych tranzistorov je zvyčajne 10 - 30 V.

Na získanie zvýšeného výstupného napätia je v ňom zahrnutý odpor záťaže.

Činnosť zosilňovacieho stupňa prebieha nasledovne. Predstavme si kolektorový obvod v podobe ekvivalentného obvodu (obr. 3.).

Zdrojové napätie E2 je rozdelené medzi Rn a vnútorný odpor tranzistora, ktorý dodáva konštantnému kolektorovému prúdu.

Vnútorný odpor tranzistora je približne rovnaký ako odpor kolektorového prechodu pre jednosmerný prúd:

Ak je vo vstupnom obvode zahrnutý zdroj kmitania, potom keď sa zmení

napätie mení prúd emitora. To spôsobí zmenu r to, čo vedie k prerozdeleniu napätia zdroja E2 medzi R o a r to. V tomto prípade môže byť striedavé napätie na záťaži desiatky krát väčšie ako vstupné napätie.

Zmena kolektorového prúdu je približne rovnaká ako zmena prúdu emitora a je mnohonásobne väčšia ako zmena základného prúdu, takže v uvažovanom obvode sa získa významný prúdový zisk a veľmi veľký výkonový zisk.

1.2 Bipolárne tranzistorové zosilňovače

V zosilňovačoch na báze bipolárnych tranzistorov sa používajú tri schémy zapojenia tranzistorov: so spoločnou bázou (obr. 4; obr. 4);

7), so spoločným žiaričom (obr. 5;

8), so spoločným kolektorom (obr. 6;

Obr.4 Obr.5 Obr.6

Obr.7 Obr.8 Obr.9

Obrázky 4-6 zobrazujú obvody na zapínanie tranzistorov so vstupnými a výstupnými obvodmi napájanými zo samostatných zdrojov energie a obrázky 7-8 zobrazujú vstupné a výstupné obvody tranzistora napájané z jedného zdroja konštantného napätia.

Zosilňovače v tranzistorovom obvode so spoločnou bázou sa vyznačujú napäťovým zosilnením, žiadnym prúdovým zosilnením, nízkym vstupným odporom a vysokým výstupným odporom.

Typické zapojenie zosilňovacieho stupňa na báze tranzistora s OE je znázornené na obr. 3.4a.

Vstupné zosilnené striedavé napätie Uin sa privádza na vstup zosilňovača cez izolačný kondenzátor C1. Kondenzátor C1 zabraňuje prenosu konštantnej zložky napätia vstupného signálu na vstup zosilňovača, čo môže spôsobiť narušenie jednosmerného pracovného režimu tranzistora VT. Zosilnené striedavé napätie generované na kolektore tranzistora VT sa privádza do externej záťaže s odporom Rн cez oddeľovací kondenzátor C2. Tento kondenzátor slúži na oddelenie výstupného kolektorového obvodu od vonkajšej záťaže konštantnou zložkou kolektorového prúdu Icr

Hodnoty Icr a ďalších konštantných zložiek prúdu a napätia v tranzistorových obvodoch závisia od jeho prevádzkového režimu (počiatočná poloha pracovného bodu).

Pracovný bod tranzistora je priesečník dynamickej charakteristiky (záťažová priamka) s jednou zo statických prúdovo-napäťových charakteristík. Prevádzkový režim tranzistora je určený počiatočnou polohou pracovného bodu (pri absencii vstupného striedavého signálu). Táto poloha je určená na charakteristike súborom priamych zložiek prúdov a napätí vo výstupných obvodoch IKr, UKEr a vstupných IBr, UBEr (obr. 3.4, b, c).

Keď tranzistor pracuje v aktívnom (zosilňovacom) režime (trieda A), pracovný bod by mal byť približne v strede segmentu AB záťažovej priamky. Maximálne zmeny základného vstupného prúdu musia byť také, aby pracovný bod neprekročil hranice segmentu AB.

Počiatočnú polohu pracovného bodu zabezpečuje delič napätia pozostávajúci z rezistorov R1 a R2, ktorých hodnoty odporu sú určené zo vzťahov:

kde Id = (2...5)IBr - prúd v obvode deliča.

Pri zabezpečení pracovného režimu tranzistora je potrebné vykonať teplotnú stabilizáciu polohy pracovného bodu (znížiť vplyv teploty na počiatočnú polohu pracovného bodu). Na tento účel sa do obvodu emitora zavedie odpor Re, ktorý vytvorí napätie OOS pre jednosmerný prúd URE.

Aby sa eliminovala negatívna spätná väzba na striedavý prúd (v prítomnosti vstupného striedavého signálu), je rezistor Re prepojený s kondenzátorom Se, ktorého odpor pri frekvencii zosilneného signálu by mal byť zanedbateľný.

17.Viacstupňový zosilňovač

Vo väčšine prípadov jednotlivé stupne neposkytujú potrebný zisk a špecifikované parametre zosilňovača. Preto sú zosilňovače, ktoré sa používajú v komunikačných zariadeniach a meracej technike, viacstupňové. Pri analýze a výpočte viacstupňového zosilňovača je potrebné určiť celkový zisk zosilňovača, ním spôsobené skreslenia, rozdeliť ich medzi stupne, určiť požiadavky na zdroje, vyriešiť problémy so zavádzaním spätnej väzby atď.

2. ZISK VIACSTUPŇOVÉHO ZOSILŇOVAČA

Zosilnenie zosilňovača je možné určiť na základe blokovej schémy (obr. 1):

Celkom = Uout/Uin = (Uout/Un-1) … (U 3 /U 2)(U 2 /Uin)=KnKn-1…K 2 K 1 alebo

Ktotal = K 1 K 2 …Kn e f( 1+  2+…+  n)

kde K 1,..., Kn sú faktory zosilnenia kaskád, 1,..., n sú fázové posuny zavedené každým stupňom zosilnenia.

Pre viacstupňový zosilňovač sa teda celkové zosilnenie rovná súčinu zosilnenia každého stupňa. Celkový fázový posun zavedený zosilňovačom sa rovná súčtu fázových posunov každého stupňa. End-to-End zisk

Ktotal = k vstup K všeobecne

kde kin =Zin/(Zg + Zin) – koeficient prenosu vstupného obvodu. Ak je zosilnenie jednotlivých stupňov vyjadrené v logaritmických jednotkách, potom sa celkové zosilnenie viacstupňového zosilňovača bude rovnať súčtu koeficientov

K celkom [db] = K 1 [db] + … + Kn [db]

V komunikačných zariadeniach je pre kompenzáciu straty výkonu v jednotlivých sekciách (útlm) potrebné, aby zosilňovač pracoval pri prispôsobenej záťaži, t.j. jeho vstupný odpor sa musí rovnať odporu zdroja (výstupný odpor predchádzajúcej cesty zariadenia alebo vedenia) a výstupný odpor sa musí rovnať odporu záťaže. Na prispôsobenie zosilňovačov na vstupe a výstupe sa používajú zosilňovače so spätnou väzbou a prispôsobené transformátory. Odchýlka od zhody v prevádzkovom frekvenčnom pásme sa odhaduje koeficientom odrazu

Pri použití zodpovedajúcich transformátorov je prepočítaný zaťažovací odpor do primárneho vinutia R’ 1 = R n n 2 , Kde P- koeficient transformátora, to znamená pomer závitov primárneho vinutia k sekundárnemu (obr. 2, a).

Na obr. 2a máme: U 2 =U 1 /n; ja 2 = ja 1 n 2 , Potom Rn=U 2 /I 2 = (U 1 /I 1 )n 2

alebo R' 1 = U 1 /I 1 =R n n 2 =R d. Pri zohľadnení strát v transformátore je teda transformačný pomer:

kde n t je účinnosť transformátora.

Použitie vstupných a výstupných transformátorov značne zjednodušuje prechod zo symetrického obvodu na asymetrický (obr. 2, b).

Triedy zosilňovacích stupňov

Pokojový pracovný bod určuje prevádzkový režim kaskády alebo triedu zisku. V závislosti od polohy pracovného bodu sa rozlišujú tri triedy zosilnenia:

Použiteľné na konci. vysokovýkonné kaskády pre selektívne záťaže.

Výkonové zosilňovače.

Zvyčajne ide o koncové stupne mnohých kaskádových zosilňovačov. Sú určené na zvýšenie nosnosti a vytvorenie signálovej záťaže daného výkonu. Takéto zosilňovače pracujú v režime veľkého signálu. Ich hlavné parametre sú:

Klasifikácia výkonových zosilňovačov.

V závislosti od RT triedy A, AB, B, C, D.

V závislosti od prepojenia medzi kaskádami.

a) s pripojením transformátora

b) bez pripojenia transformátora

V závislosti od schémy technického riešenia

a) jednocyklový

V zosilňovačoch založených na bipolárnych tranzistoroch sa používajú tri schémy zapojenia tranzistorov: so spoločným, so spoločným emitorom, so spoločným kolektorom.

V tranzistorovom obvode so spoločným emitorom zosilňovač zabezpečuje zosilnenie napätia, prúdu a výkonu. Takýto zosilňovač má priemerné hodnoty vstupného a výstupného odporu v porovnaní so spínacími obvodmi so spoločnou základňou a spoločným kolektorom.

Parametre tranzistorov do značnej miery závisia od teploty. Zmena teploty okolia vedie k zmene prevádzkového režimu tranzistora v jednoduchom obvode zosilňovača, keď je tranzistor so spoločným emitorom zapnutý.

Na stabilizáciu prevádzkového režimu tranzistora pri zmene teploty sa používajú stabilizačné obvody emitoru na stabilizáciu pracovného režimu tranzistora.

Na obrázkoch 5.14 a 5.15 sú znázornené obvody jednostupňových zosilňovačov na báze bipolárnych tranzistorov n-p-n a p-n-p s teplotnou stabilizáciou emitora pracovného režimu tranzistora.

Nasledujme obvody, ktorými pretekajú jednosmerné prúdy v zosilňovači podľa schémy na obrázku 5.14. Jednosmerný prúd deliča napätia preteká obvodom: plus napájací zdroj, odpory R1, R2, mínus napájací zdroj. Jednosmerný prúd bázy tranzistora VT1 preteká obvodom: plus zdroja, odpor R1, spojenie báza-emitor tranzistora VT1, odpor Re, mínus zdroja. Priamy kolektorový prúd tranzistora VT1 preteká obvodom: plus zdroja, odpor RK, svorky kolektor-emitor tranzistora, odpor Re, mínus zdroja. Bipolárny tranzistor ako súčasť zosilňovača pracuje v režime, kde je prechod báza-emitor predpätý v smere dopredu a prechod báza-kolektor je predpätý v opačnom smere. Preto sa konštantné napätie na rezistore R2 bude rovnať súčtu napätia na prechode báza-emitor tranzistora VT1 a napätia na rezistore Re:UR2=Ube+URe. Z toho vyplýva, že konštantné napätie na prechode báza-emitor sa bude rovnať Ube = UR2 - URe.

Strana 1 z 2

Princíp činnosti tranzistorového zosilňovača je založený na skutočnosti, že pomocou malých zmien napätia alebo prúdu vo vstupnom obvode tranzistora možno získať oveľa väčšie zmeny napätia alebo prúdu v jeho výstupnom obvode.
Zmena napätia na prechode emitora spôsobuje zmenu tranzistorových prúdov. Táto vlastnosť tranzistora sa využíva na zosilnenie elektrických signálov.
Na premenu zmien v kolektorovom prúde, ktoré sa vyskytujú pod vplyvom vstupných signálov, na meniace sa napätie je záťaž pripojená ku kolektorovému obvodu tranzistora. Záťažou je najčastejšie rezistor alebo oscilačný obvod. Okrem toho pri zosilňovaní striedavých elektrických signálov medzi bázou a emitorom tranzistora je potrebné zapnúť zdroj konštantného napätia, zvyčajne nazývaný zdroj predpätia, pomocou ktorého sa nastavuje prevádzkový režim tranzistora. Tento režim je charakterizovaný prietokom cez jeho elektródy pri absencii vstupného elektrického signálu niektorých jednosmerných prúdov emitora, kolektora a bázy. S použitím dodatočného zdroja sa zväčšuje veľkosť celého zariadenia, zvyšuje sa jeho hmotnosť, skomplikuje sa dizajn a dva zdroje stoja viac ako jeden. Zároveň si vystačíte s jedným zdrojom slúžiacim na napájanie kolektorového obvodu tranzistora. Jeden takýto obvod zosilňovača je znázornený na obrázku.

V tomto obvode je záťaž zosilňovača rezistor R K a pomocou odporu R b sa nastavuje požadovaný základný prúd tranzistora. Ak je nastavený prevádzkový režim tranzistora (často sa hovorí, že je nastavený pracovný bod na charakteristike tranzistora), je známy základný prúd a napätie U BE a odpor rezistora R b, ktorý to zabezpečuje prúd, možno určiť podľa vzorca:
Rb=(GK-UBE)/IB.
Keďže U BE zvyčajne nie je viac ako 0,2...0,3 V pre germániové tranzistory a 0,6...0,8 V pre kremíkové a napätie G K sa meria v jednotkách alebo dokonca desiatkach voltov, potom U BE<a môžeme napísať:
Rb ≈GK/I B.
Z výrazov vyplýva, že bez ohľadu na typ tranzistora VT bude jeho základný prúd konštantný: I B = G K / R b. Preto bola táto schéma tzv obvody so spoločným emitorom (CE). a pevný základný prúd.
Prevádzkový režim tranzistora v zosilňovacom stupni pri konštantných prúdoch a napätiach jeho elektród sa nazýva počiatočný alebo pokojový režim.
Zahrnutie záťaže do kolektorového obvodu tranzistora má za následok pokles napätia na odpore záťaže rovný súčinu IKRK.
Výsledkom je, že napätie pôsobiace medzi kolektorom a emitorom Uke tranzistora je menšie ako napätie G K zdroja energie o veľkosť poklesu napätia na odpore záťaže, t.j.:
U KE =G K -I K R K .
Ak je táto závislosť zobrazená graficky na skupine statických výstupných charakteristík tranzistora, potom bude vyzerať ako priamka. Na jej zostrojenie stačí určiť len dva body, ktoré k nej patria (keďže cez dva body možno viesť len jednu priamku). Každý bod musí byť špecifikovaný dvoma súradnicami: I K a U CE.
Po zadaní špecifickej hodnoty pre jednu zo súradníc sa druhá súradnica určí riešením rovnice U KE = G K -I K RK . Priamka vytvorená v súlade s rovnicou o skupine statických výstupných charakteristík tranzistora sa nazýva záťažová priamka.
Zaťažovacia čiara znázornená na obrázku (a) je konštruovaná pre prípad, keď G K = 10 V a RK = 200 Ohm.

1. bod: =0;U KE =G K -0R K =G K =10 V;
2. bod: IK = 30 mA; U KE = 10—30-10^3-200=10—6=4 V.

Ak je v počiatočnom režime (kľudový režim) základný prúd 2 mA, tento režim bude určený bodom A ležiacim na zaťažovacej čiare v bode, kde sa pretína so statickou výstupnou charakteristikou získanou pri IBO = 2 mA. V tomto prípade I KO = 20 mA; U BEO =5,8 V. Ak presunieme bod A do rodiny vstupných charakteristík (obr., b), môžeme nájsť U BEO. Je to 0,25 V.
Pri privedení striedavého napätia s amplitúdou 50 mV (0,05 V) na vstup zosilňovača sú na napäťovej osi vstupných charakteristík vzhľadom na napätie U BEO = 0,25 V segmenty zodpovedajúce napätiu 0,05 V. položené na oboch stranách a z ich koncov sa obnovia kolmice k osi U BE, až kým sa nepretne so statickou charakteristikou, na ktorej sa nachádza bod A, označujúci pokojový režim zosilňovača. V priesečníkoch kolmic s charakteristikou sú umiestnené písmená B a C Pri privádzaní striedavého napätia na vstup už nebude prevádzkový režim určovaný bodom A, ale jeho pohybmi medzi bodmi B. a C. V tomto prípade sa prúd bázy pohybuje od 1 do 3 mA. Inými slovami, striedavé napätie na vstupe zosilňovača vedie k objaveniu sa striedavej zložky v jeho vstupnom prúde - základného prúdu. V tomto príklade je amplitúda striedavej zložky základného prúdu, ako je zrejmé z obrázku, 1 mA.
Body B a C je možné preniesť do rodiny výstupných charakteristík. Budú umiestnené v priesečníku zaťažovacej charakteristiky so statickou charakteristikou získanou pri základných prúdoch rovných 1 a 3 mA. Z tohto obrázku je zrejmé, že v režime záťaže sa objavila striedavá zložka kolektorového napätia. V opačnom prípade už kolektorové napätie nezostáva konštantné, ale synchrónne sa mení
so zmenami vstupného napätia. Navyše, zmena napätia kolektora ΔU BE =7,5-4,3=3,2V sa ukáže byť 32-krát väčšia ako zmena vstupného napätia ΔUBE =0,3-0,2=0,1V; tj vstupné napätie bolo zosilnené 32-krát.
Pretože napätie zdroja G K je konštantné, zmena napätia kolektora sa rovná zmene napätia na zaťažovacom odpore kolektora, t.j. ΔU KE = ΔI K R K. Z tohto výrazu je zrejmé, že čím väčší je odpor odpor R K, tým viac sa na ňom mení napätie a tým väčší bude zisk. Odpor odporu RK je však možné zvýšiť iba do určitej hranice, ktorej prekročenie môže dokonca viesť k zníženiu zisku a vzniku veľkých skreslení zosilneného signálu.
V zosilňovači, ktorého obvod je znázornený na hornom obrázku, je prevádzkový režim tranzistora určený základným prúdom, ktorý je nastavený odporom R b. Pracovný režim tranzistora je možné nastaviť aj privedením napätia z deliča R1R2 na jeho emitorový prechod.

Prúd deliča ID pretekajúci cez odpory R1 a R2 spôsobuje pokles napätia na odpore odporu R2, ktorý sa privádza na prechod emitoru tranzistora a predpína ho v priepustnom smere. Toto napätie je určené najmä pomerom odporov rezistorov R1, R2 a nimi pretekajúceho prúdu I D a je takmer nezávislé od typu tranzistora. Preto sa takýto obvod niekedy nazýva obvod s pevným predpätím.

Predchádzajúca stránka – Ďalšia stránka