Главная » Основы электроники » Биполярный транзистор » Принцип работы биполярного транзистора.

Принцип работы биполярного транзистора.

Posted on 28.05.2013 by Aveal

Недавно мы рассмотрели устройство биполярного транзистора, принцип его работы (ссылка), но это все-таки была теория. Пришло время практики 😉 Сегодня придумаем небольшой пример, демонстрирующий как именно происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе.

Рассмотрим схемку…

Усилитель на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером.

Ну и зададим какие-нибудь произвольные значения сопротивлений, параметров транзистора и входного сигнала. Все-таки это практический пример, тут без конкретики никак )

Пусть $R_b$ у нас 50 КОм, $R_k = 1$ КОм. Напряжение источника питания $E = 15$ В. А сигнал на входе у нас будет представлять из себя синусоиду с амплитудой 1 В, вот такую:

Осталось задать коэффициент усиления транзистора, пусть будет $h_{21e} = 100$ .

Итак, сигнал на входе мы знаем, определим, что же будет на выходе при таком использовании транзистора.

Проведем расчет для того момента времени, когда напряжение на входе равно 5 В и для начала определим, чему равно напряжение на резисторе базы ( $R_b$ ). А по схеме видно что равно оно разности входного напряжения и напряжения на переходе база-эмиттер ( $U_{be}$ ). Вспоминаем из предыдущих статей, что $U_{be}$ составляет около 0.6 В, так что мы можем без проблем рассчитать:

$U_b = U_{in} - U_{be} = 5 - 0.6 = 4.4$ В

Готово!
Раз уж нашли напряжение на резисторе в цепи базы определим еще и ток базы. Тут все просто – закон Ома:

$I_b = U_b / R_b = 4.4 / 50000 = 0.088$ мА

А зная ток базы, мы можем без проблем определить и ток коллектора, ведь они связаны простым соотношением:

$I_k = I_b * h_{21e}$

Тогда: $I_k = 0.088 * 100 = 8.8$ мА

Пора переходить к цели нашего расчета, а именно к определению напряжения на выходе усилителя. Опять тут все видно из самой схемы – напряжение на выходе равно разности напряжения питания и напряжения на резисторе в коллекторной цепи транзистора. Питание нам известно, рассчитаем падение напряжения на $R_k$ :

$U_k = R_k * I_k = 1000 * 8.8 = 8.8$ В

Ну и наконец:

$U{out} = E - U_k = 15 - 8.8 = 6.2$ В

Что же мы получили? При сигнале на входе, равном 5В, на выходе у нас $U_{out} = 6.2$ В. Но это еще не все! На входе то синусоида, так что весь расчет необходимо повторить для значений входного напряжения, равных 4 В и 6 В.

Расчет довольно прост 😉 Получаем:

$U_{in} = 4$ В $U_{out} = 8.2$ В
$U_{in} = 5$ В $U_{out} = 6.2$ В
$U_{in} = 6$ В $U_{out} = 4.2$ В

Вот какой получили сигнал на выходе:

Теперь мы отчетливо видим, в чем состояла работа усилителя ) Немного изменилась постоянная составляющая входного сигнала (5 В => 6.2 В), но больше нас интересует амплитуда колебания. А она выросла в два раза! Само собой, усиление всего лишь в два раза – это не серьезно, такой усилитель никто использовать бы не стал. Так получилось из-за того, что все параметры мы выбрали для примера первые пришедшие в голову ) Но суть процесса усиления мы тут видим очень хорошо. Кстати, теперь понятно и почему сигнал на выходе биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером получается инвертированный относительно входного.

Вот так вот небольшой примерчик может очень хорошо проиллюстрировать принцип работы такого полезного устройства как усилитель на биполярном транзисторе…. 😉