Биполярный транзистор. Принцип работы на примере усилителя с ОЭ.

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

Рассмотрим схему…

Принцип работы транзистора

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

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

Сигнал на входе

Осталось задать коэффициент усиления транзистора, пусть будет h_{21э} = 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_б). А по схеме видно что равно оно разности входного напряжения и напряжения на переходе база-эмиттер (U_{бэ}). Вспоминаем из предыдущих статей, что U_{бэ}  составляет около 0.6 В, так что мы можем без проблем рассчитать:

U_б = U_{вх}\medspace–\medspace U_{бэ} = 5\medspace В\medspace–\medspace0.6\medspace В = 4.4\medspace В

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

I_б = U_б\medspace/\medspace R_б = 4.4\medspace В\medspace/\medspace50000\medspace Ом = 0.088\medspaceмА

А зная ток базы, мы можем без проблем определить и ток коллектора, ведь они связаны простым соотношением: I_к = I_б\medspace h_{21э}.

Тогда: I_к = 0.088\medspace мА\cdot 100 = 8.8 \medspace 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_к:

U_к = R_к\cdot I_к = 1000\medspace Ом\cdot8.8\medspace мА= 8.8\medspaceВ

Ну и наконец:

U_{вых} = E\medspace–\medspace U_к = 15\medspace В\medspace–\medspace8.8\medspace В = 6.2\medspaceВ

Что же мы получили? При сигнале на входе, равном 5В, на выходе у нас U_{вых} = 6.2\medspaceВ. 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. И в итоге мы получаем:

U_{вх} = 4\medspaceВ\implies U_{вых} = 8.2\medspaceВ\newline
U_{вх} = 5\medspaceВ\implies U_{вых} = 6.2\medspaceВ\newline
U_{вх} = 6\medspaceВ\implies U_{вых} = 4.2\medspaceВ\newline

Тогда сигнал на выходе:

Сигнал на выходе усилителя

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 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… 🙂

Поделиться!

Подписаться
Уведомление о
guest
13 Комментарий
старее
новее большинство голосов
Inline Feedbacks
View all comments
Алиса Алексеева
7 лет назад

Мда, ну, что сказать? но я все равно не поняла фразу “..теперь понятно и почему сигнал на выходе биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером получается инвертированный относительно входного”
особенно…инвентированный относительно входного…

Алиса Алексеева
Reply to  Aveal
7 лет назад

ну, так бы и написали для простых смертных 🙂

Vernigor
Vernigor
6 лет назад

Интересно! Спасибо за понятно изложенный материал. Но, есть вопрос с коэфф усиления транзистора. В расчетет он 100 и постоянен, а как в реальной жизни?

Vernigor
Vernigor
6 лет назад

Ясно, но верно ли допущение, что коэффициет усиления транзистора константа в не зависимости от входного напряжения, частоты, выходного тока коллектора (сопротивления нагрузки), температуры или еще каких-то параметров?

Дмитрий
Дмитрий
6 лет назад

А можно по подробнее, о том почему они инверсные, а то в университете при защите лабы спросили, уже весь интернет облазил, толком ничего не нашёл. Требуют объяснить саму суть процесса из за которого происходит вот такая инверсия.

meloman
meloman
Reply to  Дмитрий
5 лет назад

Как говориться, лучше поздно, чем никогда, может оно кому и пригодится..
Собственно причина инверсии в том, что чем меньше напряжение на базе, тем меньше ток коллектора, соответственно меньше и напряжение на резисторе в цепи коллектора. А так как этот резюк и переход коллектор-эмиттер (а с его концов и снимается выходное напряжение) делят напряжение питания между собой, то на выход достанется больше напряжения..
Т.е. при меньших напряжениях на базе больший потенциал на переходе коллектор-эмиттер, а это и есть инверсия.
Эт в принципе оч краткий пересказ данной статьи))
З.Ы. Сам я новичок, так что если что не так, поправьте

meloman
meloman
5 лет назад

Ах да, и ещё, автор не уточнял, на всякий случай отпишусь.. инверсии по току внутри транзистора нет (по переходу коллектор-эмиттер), не путайте его с выходом

Mikhail
Mikhail
5 лет назад

Здравствуйте, очень заинтересовал расчет Uк= 1000Ом умножить на 8,8 миллиАмпер. Видимо все таки транзистор в режиме насыщения. Автор, без обид, респект за статью

Присоединяйтесь!

Profile Profile Profile Profile Profile
Vkontakte
Twitter

Язык сайта

Июнь 2020
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Май    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

© 2013-2020 MicroTechnics.ru