Работа транзисторного каскада в режиме малого сигнала

При работе транзисторного каскада в режиме малого сигнала обеспечивается наибольшее усиление входного сигнала при минимальных искажениях. Характерной особенностью данного режима является то, что при всех возможных значениях входного сигнала рабочая точка транзистора не выходит из линейной области.

Расчет режима малого сигнала состоит в нахождении постоянных и перемен­ных составляющих токов и напряжений в транзисторном каскаде. Расчет посто­янных составляющих позволяет найти параметры рабочей точки транзисторного каскада (статический режим). Расчет переменных составляющих - усилительные свойства каскада в этой точке.

Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением амплитуд выходного синусоидального напряжения к входному:

(2.17)

Величина этого параметра в схеме с общим эмиттером приближенно равна отношению сопротивления в цепи коллектора r_к к сопротивлению в цепи эмиттера r_э:

(2.18)

Сопротивление в цепи коллектора r_к определяется параллельным соединением сопротивления коллектора R_K и сопротивления нагрузки R_Н роль которого может играть, например, входное сопротивление следующего каскада:

(2.19)

Сопротивление в цепи эмиттера r_э - это сопротивление эмиттерного перехода, равное r_э=25 мВ/I_э, причем в силу малости тока базы можно считать I_э≈I_К Если в цепи эмиттера включен резистор сопротивлением R_э, то коэффициент усиле­ния следует рассчитывать по формуле:

(2.20)

Важными параметрами транзисторного каскада являются также входное и выходное сопротивления.

Входное сопротивление усилителя по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения U_ВХm и входного тока I_ВХm:

(2.21)

Входное сопротивление усилителя по переменному току вычисляется как параллельное соединение входного сопротивления транзистора резисторов в цепи смещения базы. В схеме рисунок 4 используется один резистор R_Б поэтому входное сопротивление каскада равно:

(2.22)

Значение дифференциального выходного сопротивления схемы находится по напряжению U_ХХm холостого хода на выходе усилителя и по напряжению U_ВЫХm, измеренному для сопротивления нагрузки R_Н из следующего уравнения, решаемого относительно r_ВЫХ:

(2.23)

Выбор рабочей точки транзисторного каскада определяет особенности работы транзисторного каскада. Максимальная величина неискаженного переменного напряжения на выходе может быть получена при условии, когда в статическом режиме постоянное напряжение на коллекторе равно половине напряжения коллекторного источника питания

При неудачном выборе амплитуды входного сигнала и величины базового смещения возникают искажения: выходное напряжение принимает несинусоидальную форму. Для устранения искажений нужно скорректировать положение рабочей точки или уменьшить амплитуду входного сигнала.