Биполярный транзистор. Принцип работы на примере усилителя с ОЭ.

На нашем сайте вышел обновленный курс по электронике! Мы рады предложить Вам новые статьи по этой теме:

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
7 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
7 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
6 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
6 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

Август 2020
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

© 2013-2020 MicroTechnics.ru