Общая электротехника Однофазный переменный ток Трехфазные цепи Машины постоянного и переменного тока Трансформаторы и выпрямители Электроника Теория электросвязи Анализ электрических цепей Мощность трехфазной цепи

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

Нагрузочный режим работы биполярного транзистора

При работе транзисторов в усилителях используется нагрузочный (динамический) режим работы транзистора. Усилителями называются устройства, в которых с помощью малых изменений величины на их входе происходит управление значительно большими изменениями той же либо другой величины на их выходе. В усилителях управляющей величиной (входным сигналом) являются напряжение, ток или мощность, которые необходимо усилить, а управляемой величиной (выходным сигналом) являются

напряжение, ток или мощность, получаемые от независимого источника питания Ек (рис. 132).

Чтобы на выходе усилительного каскада получить выходной сигнал uвых, изменяющийся в зависимости от входного сигнала uвх, в коллекторную цепь транзистора T включается нагрузочное сопротивление Rк.

Уравнение нагрузочного режима для цепи коллектора имеет вид

Uкэк–IкRк.  (261)

При изменении входного сигнала uвх изменяется ток базы, что приводит к изменению тока цепи коллектора Iк, следовательно, изменяется напряжение на нагрузочном сопротивлении IкRк, что приводит к изменению напряжения Uкэ, переменная составляющая которого поступает на выход усилительного каскада.

В соответствии с уравнением (261) строится нагрузочная вольт-амперная характеристика транзистора.

Обычно эта характеристика строится на семействе


статических выходных характеристик транзистора (рис. 133).

Нагрузочная характеристика является прямой, не проходящей через начало координат. Для ее построения по уравнению нагрузочной характеристики (Uкэ=Ек–IкRк) определяются координаты двух точек, характеризующих два крайних режима работы транзистора (см. рис. 133):

1) Iк=0, Uкэ=Ек; 2) Uкэ=0, .

Точки пересечения нагрузочной характеристики со статическими являются рабочими точками в усилительном каскаде при соответствующих токах базы.

Графоаналитический метод с использованием нагрузочной характеристики, построенной на семействе статических характеристик, широко применяется при анализе работы усилительных схем.

Ключевой режим работы транзистора от усилительного отличается тем, что транзистор может находиться только в двух состояниях: в состоянии отсечки, которому соответствует точка 1 на нагрузочной характеристике, и в состоянии насыщения, которому соответствует точка 2 (см. рис. 133). Особенность этого режима состоит в том, что на коллекторе транзистора рассеивается очень маленькая мощность, и поэтому, в отличие от усилительного режима, отпадает необходимость использования радиатора даже для мощных транзисторов. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, можно определить по формуле

,  (262)

где Iк – ток коллектора; Rк – сопротивление коллекторного перехода.

В режиме отсечки ток Iк очень мал, поэтому и мощность Рк также мала. В режиме насыщения ток Iк достигает максимального значения, но сопротивление Rк мало, поэтому и мощность Рк тоже мала. Переход транзистора из состояния отсечки в состояние насыщения и обратно происходит практически мгновенно под действием управляющего напряжения, подаваемого на базу. За это время транзистор не успевает нагреться.


Преимущества цифровой обработки сигналов