Основы схемотехники. Тема: Межкаскадные связи. Схемы стабилизации

8-926-610-9859, 8-925-603-6373 E-mail: dolin1974@gmail.com, george-dolin@yandex.ru, georgedolin@hotmail.com, e-seminar@mail.ru
skype dolin-george

Для исключения взаимного влияния УК друг на друга при передаче

сигнала применяют различные типы межкаскадной связи.

Основные типы межкаскадных связей:
непосредственная,
резистивно-емкостная,
трансформаторная.

предыдущего каскада соединяется с входным электродом последующего непосредственно. Различают последовательную

и параллельную непосредственную связь.
К достоинствам непосредственной межкаскадной связи следует отнести простоту ее реализации, отсутствие при ее использовании низкочастотных искажений, возможность стабилизации режимов работы на постоянном токе усилительного тракта в целом за счет охвата этого тракта общей петлей обратной связи (ОС). Недостатком, нарушающим нормальную работу усилителей, является дрейф нуля. Непосредственная связь широко используется в усилителях постоянного тока (УПТ) и в аналоговых микросхемах.

преграждает путь постоянной составляющей напряжения из выходной цепи на вход

следующего каскада.
УК, соединенные такой связью свободны от недостатков каскадов с непосредственной связью, т.е. они не обладают дрейфом нуля, передаваемым на следующий каскад, и без затруднения позволяют обеспечить необходимые напряжения на усилительных элементах при питании многокаскадного усилителя от одного источника. Также, такие каскады обладают хорошей частотной характеристикой, имеют небольшие нелинейные искажения и находят широкое применение.
Конденсатор С является блокирующим для постоянного тока и конденсатором связи для переменного тока. Резистор R3 является коллекторной нагрузкой первого каскада. Резистор R4 является входной нагрузкой, а также замыкает по постоянному току цепь перехода база-эмиттер второго каскада.
Резисторно-емкостная связь используется, главным образом, в усилителях низкой частоты. Конденсатор связи С должен иметь низкое реактивное сопротивление для минимизации ослабления сигнала на низких частотах. Обычно используется емкость в пределах от 10 до 100 микрофарад. Конденсатор связи обычно бывает электролитическим.

обмотку трансформатора, включаемую в выходную цепь усилительного элемента, на выходной

электрод подается напряжение питания, а ко вторичной присоединяют входную цепь следующего каскада. Переменная составляющая выходного тока, проходя через первичную обмотку, создает на ней напряжение сигнала, трансформирующееся во вторичную обмотку и подающееся на вход следующего каскада.
К достоинству связи этого типа следует отнести то, что при ее применении выбором коэффициента трансформации можно обеспечить оптимизацию значения нагрузки усилительного прибора и тем самым реализовать возможность получения предельных значений сигнальной мощности, отдаваемой в нагрузку. В связи с этим трансформаторное подключение нагрузки к выходной цепи транзистора используется в оконечных каскадах усилителей мощности, где требуется получение больших сигнальных мощностей и высоких значений КПД.
Недостатком этого типа является то, что трансформаторы громоздки и дороги. Кроме того, усилитель с трансформаторной связью может использоваться только в узком диапазоне частот.

Выходная характеристика транзистора
Зависимость тока входного электрода от напряжения на нем

при по­стоянном напряжении выходного электрода называется входной статической характеристикой (рис. 3). Другими словами, для транзистора, включенного по схеме ОЭ, входная статическая характеристика представляет собой зависимость тока базы от напряжения на базе при неизменном напряжении на коллекторе. Если напряжение на коллекторе меняется, то характеристика тоже изменяется. Обычно снимают не одну, а семейство входных характеристик для различных напряжений UK3.
Выходной статической характеристикой (рис. 4) называется зависимость . тока выходного электрода транзистора от напряжения на этом электроде при неизменном токе входного электрода. При включении транзистора по схеме ОЭ — это зависимость тока Iк от напряжения UK3 при неизменном токе ба­зы IБ.

Выходная характеристика транзистора
Статические характеристики предполагают, что в коллекторную цепь тран­зистора

не включено сопротивление нагрузки.

Если такое сопротивление есть, то изменение тока коллектора происходит не только под действием изменения тока или напряжения на базе, но и под действием изменения напряжения на самом коллекторе.

Это последнее изменение происходит потому, что при изме­нении коллекторного тока, протекающего через резистор нагрузки RK, проис­ходит изменение падения напряжения на этом резисторе. А это значит, что в процессе усиления переменного сигнала на коллекторе транзистора, напряжение изменяется непрерывно и транзистор как бы непрерывно переходит с одной выходной статической характеристики на другую.

Выходная характеристика транзистора
Построим на выходной статической характеристике линию, которая будет

характеризовать ток коллектора в зависимости от изменяющегося коллектор­ного напряжения. Такую линию называют нагрузочной (динамической) выход­ной или рабочей характеристикой транзистора. Для ее построения предполо­жим вначале, что транзистор заперт и ток коллектора равен нулю: Iк= =0. В этом случае напряжение на коллекторе равно напряжению Ек его источника питания, так как падение напряжения на нагрузке Rк отсутствует. На оси напряжений UКэ семейства статических выходных характеристик найдем точку, соответствующую иКэ — Ек. Эту точку нулевого тока обозначим М. Те­перь найдем вторую крайнюю точку динамической характеристики из предполо­жения, что напряжение на коллекторе транзистора иKЭ = 0, т. е. транзистор замкнут накоротко. В этом случае ток коллектора Ik=Ek/Rk. 

Выходная характеристика транзистора
В действитель­ности коллекторный ток таким быть не может,

так как при нулевом коллек­торном напряжении транзистор вообще не работает. Отметим, что теоретиче­ский максимальный ток на оси токов семейства статических коллекторных ха­рактеристик соответствует точке N. Таким образом, получили две крайние точ­ки динамической выходной характеристики. Остальные точки лежат на прямой, соединяющей их. Так как уравнение Uk=Ek — IkRk — уравнение прямой линии, через точки М и N проведем прямую, которая и есть выходная динамическая характеристика. Если изменить сопротивление нагрузки Rк, например увеличить его до R‘K, то ток I‘k = Ek/R‘k станет меньше Ik = EК/Rk и точка N опустит­ся, а динамическая характеристика наклонится вниз, повернувшись вокруг точ­ки М. При RK — oo коллекторный ток прекратится. Наоборот, если уменьшить Rk, то коллекторный ток увеличится и динамическая характеристика подни­мется. 

Выходная характеристика транзистора
Далее находят точки пересечения выходной динамический характеристи­ки со

статическими характеристиками при различных токах базы. Затем опре­деляют соответствующие напряжения коллектора UK3 этих точек и строят по характеристике IБ(UКэ) точки динамической входной характеристики (см. рис. 3).

Как видно из рис. 3, входная динамическая характеристика нелинейная (хотя и получена с помощью линейной выходной характеристики). Следовательно, во входной цепи усилителя возникают нелинейные искажения, т. е. если синусоидальное напряжение UБЭ входной цепи достаточно велико, то ток IБ будет нелинейным.

Выходная характеристика транзистора
Обычно в справочниках не приводят семейства входных статических

харак­теристик для схемы ОЭ и для ОБ. Объясняется это тем, что коллекторное на­пряжение слабо влияет на входной ток, поэтому обычно ограничиваются двумя входными статическими характеристиками: при UКЭ =0 и 5 В.

Если особой точности не требуется, то можно считать, что входная динамическая характе­ристика совпадает по форме с входной статической характеристикой при UКЭ= =5 В. При этом в действительности искажения в каскаде будут меньше, так как нелинейность входной динамической характеристики меньше нелинейности, входных статических характеристик.

Выходная характеристика транзистора
Если теперь подать на базу транзистора переменное напряжение,

то ра­бочая точка Т будет непрерывно перемещаться по динамической характеристи­ке в соответствии с мгновенными значениями входного напряжения.

Если по­ложение рабочей точки, напряжения питании и сам транзистор выбраны не­правильно, то могут появиться значительные искажения.

рис. 5 показана принципиальная схема простейшего усилительного кас­када при включении

транзистора по схеме ОЭ. Каскад содержит два источни­ка питания: Ек — коллекторного напряжения и Еб — напряжения смещения. В реальном усилительном каскаде напряжение смещения получают от источника кол­лекторного напряжения. Сделаем два опущения. Первое: нагрузка RK каскада одинакова для постоянного и переменного токов. Такое допущение справедливо-только в том случае, когда выходное напряжение каскада подается на устройство с очень большим входным сопротивле­нием. В нашей схеме роль такого сопро­тивления играет сопротивление резистора Ru переходной цепи, т. е. первое допу­щение справедливо, если Rn>RK. Одна­ко в реальных условиях роль резистора. Ra играет небольшое входное сопротивле­ние следующего каскада, поэтому на­грузка транзистора для постоянного то­ка не равна нагрузке для переменного тока. Второе допущение: внутреннее со­противление источника сигнала будем считать одинаковым для постоянного и переменного токов (хотя в действитель­ности это не так).

усилительного каскада зависит от исходного режима, т.е. от положе­ния рабочей

точки Т на характеристиках при отсутствии сигнала (режим по постоянному току) и от амплитуды входного сигнала.


Как видно из характе­ристик на рис. 3 и 4, исходный режим по постоянному току, т. е. исходное положение рабочей точки Т на характеристиках, зависит от напряжения источ­ника смещения Еб, так как именно этим напряжением определяется (при от­сутствии входного сигнала) ток базы IБ, а следовательно коллекторный ток Iк и напряжение UКэ. Таким образом, изменяя напряжение смещения на базе Е6, можно установить необходимое исходное положение рабочей точки Т на вы­ходной характеристике транзистора.

Каким же должно быть это положение?

каскада
Если неправильно выбрать положение рабочей точки Т (рис. 6), то тран­зистор в

процессе усиления будет периодически находиться в режиме насыще­ния (когда коллекторный ток максимален и не увеличивается, несмотря на про­должающееся увеличение амплитуды входного сигнала), либо в режиме отсечки (когда коллекторный ток минимален из-за запирания транзистора). В обоих случаях усиление сигнала будет происходить со значительными нелинейны­ми искажениями, т. е. форма выходного тока усилительного каскада не будет соответствовать форме входного усиливаемого сигнала.
Поэтому положение точ­ки Т на выходной характеристике должно удовлетворять условиям:

|Uкт|> UКэт+UКЭmin; | UКЭT| + UKЭm

каскада
Таким образом, выяснив из приведенных соотношений исходное положе­ние точки Т на выходной

динамической характеристике, определяют соответст­вующей этому положению исходный ток базы IБT (см. рис. 4 — для нашего случая IБт = 0,6 мА). Затем, отыскав на входной динамической характеристи­ке точку, соответствующую IБТ, определяют необходимое для создания этого тока напряжение смещения на базе U БЭ (по рис. 3 току IБГ = 0,6 мА необхо­димо напряжение смещения на базе UБ=0,37 В).

Однако надо учитывать и мощностные возможности транзистора. Ведь, произведение напряжения Uкэ , соответствующее точке Т, на ток коллектора Iк г — это мощность Рк, рассеи­ваемая на транзисторе в состоянии покоя. Она не должна превышать допустимую для данного транзистора Ркmах, иначе он перегреется и выйдет из строя. Поэтому условие для выбора транзистора по мощности:

|UKa т|Iкт

а представлена схема УК с фиксированным напряжением базы. Данное фиксирование

(стабилизация) осуществляется заменой источника напряжения смещения делителем напряжения питания Еп (сопротивления Rб1 и Rб2), часть которого, выделяемая на резисторе Rб1, равна значению напряжения базы Uбэ0, т.е. задает режим покоя (Uвх = 0) в УК.

Конденсаторы Ср1 и Ср2 являются разделительными: Ср1 исключает шунтирование входной цепи каскада цепью источника входного сигнала по постоянному току, что позволяет, исключить протекание постоянного тока через источник входного сигнала по цепи +Еп → Rб2 → внутреннее сопротивление источника Rг, а также обеспечить независимость напряжения Uбэ0 в режиме покоя от внутреннего сопротивления источника входного сигнала. Назначение конденсатора Ср2 – пропускать в цепь нагрузки только переменную составляющую напряжения.

процесс задания режима покоя. Для этого воспользуемся графоаналитическим методом.
Составим уравнение по

2-му закону Кирхгофа для режима покоя, т.е. для постоянных составляющих токов и напряжений:
Iк0Rк + Uкэ0 + URэ0 – Eп = 0.
Величина URэ0 незначительна, поэтому ею для упрощения анализа можно пренебречь, и тогда получаем уравнение
Iк0Rк + Uкэ0 = Eп.
Данное выражение является уравнением прямой линии на плоскости выходных ВАХ транзистора. Эта линия называется нагрузочной характеристикой (линией) УК (б). Точка пересечения этой линии с ВАХ, соответствующей Iб0, определяет режим работы каскада по постоянному току (режим покоя).
Основные параметры УК зависят от внешних возмущений и в первую очередь от температуры. При изменении температуры изменяется обратный ток Iкобр напряжение Uбэ и коэффициент передачи по току. Все эти изменения принято характеризовать понятием дрейф нуля УК. Внешние воздействия, изменяя ток покоя транзистора, выводят транзистор из заданного режима (в нелинейную область ВАХ).

обратной связи (термостабилизация).

Термокомпенсация заключается в том, что отдельные термозависимые элементы или

целиком каскады помещаются в термокамеру с постоянной температурой.
Параметрическая стабилизация основана на введении в схему элементов (полупроводниковых элементов или терморезисторов), которые компенсируют изменение параметров схемы при внешних воздействиях среды.
Например, воздействие температуры может быть уменьшено включением в цепь базы схемы на рис., а прямосмещенного диода VD, температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКН) которого равен ТКН эмиттерного перехода транзистора. При изменении температуры окружающей среды напряжение Uбэ0 и напряжение на диоде UVD будет меняться одинаково, в результате чего ток покоя базы Iб0 останется постоянным.

обратной связи (термостабилизация).


Введение отрицательной обратной связи является более распространенным. Эффект

стабилизации в такой схеме достигается введением по постоянному току отрицательной обратной связи (ООС), путем включения резистора Rэ. На частотах сигнала эта ООС устраняется шунтированием резистора Rэ емкостью Cэ.

В данном случае напряжение Uбэ0определяется как:
Uбэ0= Uбэ - URэ.
Механизм действия ООС можно изобразить следующей диаграммой:
Внешнее воздействие (t°)↑ → Iк0↑ → URэ↑ → Uбэ0↓ → Iб0↓ → Iк0↓.
петля ООС


В некоторых усилителях используются одновременно метод параметрической стабилизации и введение ООС по току и напряжению.

отличаются друг от друга тем, в каком состоянии (прямое или

обратное смещение) находятся эмиттерный и коллекторный переходы транзистора. Приведем их полное описание.
Активный режим – соответствует случаю, рассмотренному при анализе усилительных свойств транзистора. В этом режиме прямосмещенным оказывается эмиттерный переход, а на коллекторном присутствует обратное напряжение, именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Поэтому часто такой режим называют основным или нормальным.
Инверсный режим – полностью противоположен активному режиму, т.е. обратносмещенным является эмиттерный переход, а прямосмещенным – коллекторный. В таком режиме транзистор также может использоваться для усиления. Однако из-за конструктивных различий между областями коллектора и эмиттера усилительные свойства транзистора в инверсном режиме проявляются гораздо хуже, чем в режиме активном. Поэтому на практике инверсный режим практически не используется.
Режим насыщения (режим двойной инжекции) – оба перехода транзистора находятся под прямым смещением. В этом случае выходной ток транзистора не может управлять его входным током, т.е. усиление сигналов невозможно. Режим насыщения используется в ключевых схемах, где в задачу транзисторов входит не усиление сигналов, а замыкание/размыкание разнообразных электрических цепей.
Режим отсечки – к обоим переходам подведены обратные напряжения. Такой режим также используется в ключевых схемах. Поскольку в нем выходной ток транзистора практически равен нулю, то он соответствует размыканию транзисторного ключа.
Угол отсечки – половиной той части периода, в течение которого транзистор открыт.
Заметим, что кроме названных основных рабочих режимов в транзисторе возможен режим пробоя на различных переходах. Обычно он возникает только в случае аварии и не используется в работе, однако существуют специальные лавинные биполярные транзисторы, в которых режим пробоя является как раз основным рабочим режимом.

имеет значение при расчете их энергопотребления и тепловыделения) вводится понятие класса

усиления. 

Различают пять основных классов усиления, которые обозначаются прописными латинскими буквами: А, В, АВ, C, D.

все время находится в активном режиме. Режим характеризуется тем, что

ИРТ, определяемая смещением, находится в середине линейного участка входной характеристики, а, следовательно, и в середине нагрузочной характеристики, так, что амплитудные значения сигналов не выходят за те пределы нагрузочной прямой, где изменения тока коллектора пропорциональны изменениям тока базы.
При работе в классе А:
угол отсечки θ = 180°,
КПД невысокий: η = (25…30)%,
коэффициент гармоник: Kг = 1%(малые нелинейные искажения).
УК такого класса применяются в основном в качестве маломощных предварительных каскадов, но иногда и в качестве оконечных.

находится в начале входной характеристики. Ток нагрузки протекает по коллекторной

цепи транзистора только в течение одного полупериода входного сигнала, а в течение второго полупериода транзистор закрыт, так как его рабочая точка будет находится в зоне отсечки..
При работе в классе B:
угол отсечки θ = 90°,
КПД значительно выше чем в классе А: η = (65…70)%,
коэффициент гармоник: Kг ≤ 10%(большой уровень нелинейных искажений).
Существенный недостаток – большой уровень нелинейных искажений, что вызвано повышенной нелинейностью усиления транзистора, когда он находится вблизи режима отсечки. Для того, чтобы усилить входной сигнал в течение обоих полупериодов, используют двухтактные схемы усилителей, когда в течение одного полупериода работает один транзистор, а в течение другого полупериода – второй транзистор в этом же режиме. Режим класса В обычно используют в мощных усилителях.

В этом случае транзистор также переключается между режимом отсечки и

активным режимом, но преобладающим является все-таки именно активный режим.

Незначительное понижение КПД усилительного каскада в классе АВ компенсируется существенным уменьшением нелинейных искажений при усилении одного из полупериодов входного сигнала.
При работе в классе АB:
угол отсечки θ > 90°,
КПД средний между классами А и В: η = (50…55)%,
коэффициент гармоник: Kг ≤ 3% (невысокий уровень нелинейных искажений).
Схемы усилителей мощности строятся так, что участок со значительными нелинейностями, когда транзистор переходит из режима отсечки в активный режим и наоборот, просто не оказывает влияния на выходной сигнал.

напряжения входного сигнала находится в режиме отсечки, а в активном

режиме – меньшую часть

При работе в классе С:
угол отсечки θ < 90°,
КПД высокий: η = (75…85)%,
коэффициент гармоник: Kг ≥ 10%(очень высокий уровень нелинейных искажений).
Этот класс часто используется в выходных каскадах мощных резонансных усилителей (например, в радиопередатчиках) с повышенным КПД.




Класс усиления D. Предназначен для обозначения ключевого режима работы, при котором биполярный транзистор может находиться только в двух устойчивых состояниях: или полностью открытом (режим насыщения), или полностью закрытом (режим отсечки).

усилительного каскада в режиме А
Усилительный каскад, схема которого приведена на

рис. 5, а харак­теристики — на рис. 6, работает в так называемом режиме А. В этом ре­жиме токи через транзистор протекают непрерывно в продолжение всего периода полезного сигнала (рис. 7). При этом коллекторный ток даже в отсутствие сигна­ла не исчезает, а оказывается равным току покоя Iк т. Во время действия входного сиг­нала коллекторный (выходной) ток изменя­ется около значения Iк т. В режиме А ток Iк т во избежание отсечки и появления зна­чительных искажений должен быть больше амплитуды переменной составляющей Iк m.
Поэтому даже в наивыгоднейшем режиме КПД каскада может достигнуть только 45%, но в этом случае усиление происходит с большими нелинейными искажениями, так как используются нелинейные участки характеристик. Остальные 55% энергии источника питания расходуются на нагрев транзисторов.

кас­када (а) и форма тока одного из плеч (б)
Однако, если

построить схему усилителя по принципу двухтактного уси­ления (рис. 8), то можно заставить транзисторы работать в значительно более экономичном режиме В. Двухтактный усилитель представляет собой совокуп­ность двух однотактных, работающих на общую нагрузку. Каждый из уси­лителей называется плечом, причем оба плеча должны быть симметричны. Для обеспечения симметрии они должны иметь транзисторы с одинаковыми пара­метрами и симметричные режимы по постоянному току. Такие режимы вы­полняются, если первичная обмотка выходного трансформатора Т состоит из двух одинаковых частей, и их входные напряжения ив% i и йвхг симметрич­ны, т. е. одинаковы по значению, но противоположны по фазе. Если условия полной симметрии плеч соблюдены, то составляющие токов аналогичных элект­родов обоих транзисторов равны. Однако на практике идеальной симметрии до­стигнуть невозможно. Поэтому считают, что симметрия хорошая, если постоян­ные составляющие коллекторных токов транзисторов различаются не более чем на 10 — 15%. Но пока будем считать симметрию полной, поскольку в этом слу­чае можно ограничиться рассмотрением любой половины схемы.

кас­када (а) и форма тока одного из плеч (б)
Если при

работе усилителя в режиме А токи в коллекторных цепях тран­зисторов протекают непрерывно, то в режиме В каждое плечо двухтактного усилителя работает с отсечкой выходного тока.

В режиме В смещение на базе транзисторов выбирают таким, чтобы угол отсечки выходного тока 0 получился равным п/2 (угол отсечки 9 равен выраженной в градусах половине продол­жительности прохождения тока через транзистор). Тогда при синусоидальном входном сигнале транзистор одного плеча в течение половины периода изме­нения сигнала будет заперт, и усиление входного сигнала происходит только в другой половине периода (см. рис. 8 б).

В;
б — в режиме АВ
Транзисторы обоих плеч каскада работают

поочередно: один транзистор пропускает ток, другой заперт, а в следующий полупериод — наоборот. Таким образом, в режиме В постоянная составляющая коллекторного тока равна при­мерно одной трети амплитуды выходного тока Iк т. Первая гармоника выход­ного тока каскада пропорциональна амплитуде изменения коллекторного тока 1кт каждого транзистора и ее амплитуда Iвыхm = 0,51к т. Она больше постоянной составляющей в 1,5 раза, что является причиной высокого КПД каскада в режиме В. При максимальной мощности КПД достигает 78,5% (теоретически). Однако в работе транзисторов используются на­чальные и наиболее нелинейные участки входных характеристик, поэтому нелинейные искажения в этом режиме сравнительно велики (рис. 9,а). Когда входной сигнал отсутствует, то через коллекторы транзисторов вообще не дол­жен протекать ток (так как транзисторы заперты смещением). В действительности через коллектор каждого транзистора протекает небольшой ток, равный обратному току коллектора IКБО.

В;
б — в режиме АВ
Однотактный каскад может работать только

в режиме А, двухтактный — в режиме А и в других режимах. В режиме А он работает сравнительно ред­ко: лишь в тех случаях, когда желательно получить .минимально возможные не­линейные искажения усиливаемого сигнала. Мощность, снимаемая с каждого транзистора, и КПД не имеют существенного значения.

Промежуточным между описанными режимами А и В является режим АВ. Для перевода каскада в этот режим надо выбрать смещение таким, при котором угол отсечки Фк=120°.

В;
б — в режиме АВ
Конечно КПД каскада в режиме

АВ меньше чем в режиме В, так как по­стоянная составляющая выходного тока Iк=0,41к т+Iк т. Поэтому КПД кас­када не превышает 60%, но зато нелинейные искажения меньше, чем в режи­ме В, поскольку начальные и нелинейные участки входных характеристик транзисторов не искажают формы выходного сигнала.

На практике ток Iкт устанавливают таким, чтобы характеристики обоих плеч схемы как бы допол­няли одна другую, составляя общую прямую линию (рис. 9б).

В;
б — в режиме АВ
Если напряжение смещения очень мало,

то каскад перейдет в режим С. В этом режиме транзистор имеет высокий КПД, так как постоянная состав­ляющая Iк очень мала по сравнению с Iк т, а угол отсечки ФК<9О°. Однако амплитуды высших гармоник (особенно второй и третьей) близки к амплитуде первой гармоники и форма выходного сигнала оказывается искаженной. По­этому режим С совершенно непригоден для усиления.

Если каскад случайно оказался в этом режиме, то необходимо увеличить смещение и перевести кас­кад в режим АВ или В. Таким образом для работы в режиме В или АВ на­пряжение смещения надо выбирать таким, чтобы в исходном состоянии тран­зисторы были заперты, а при появлении даже очень слабого сигнала один и» них (какой — это зависит от полярности полупериода входного сигнала) сразу же открывался.

В;
б — в режиме АВ
Все сказанное о выборе положения

рабочей точки Т на характеристиках, о смещении, нелинейных искажениях и т. д. в полной мере относится к работе мощных транзисторов, у которых размах входного и выходного сигналов за­хватывает большую часть входной и выходной характеристик. При работе транзисторов с входным сигналом небольшого размаха положение рабочей точки на характеристике почти не меняется и нелинейные искажения не воз­никают. Однако и для таких транзисторов важен правильный выбор напря­жения смещения, так как от положения рабочей точки на характеристике в» многом зависят такие параметры транзистора, как коэффициент передачи тока h21э и предельная частота fh12Э, определяющая работу транзистора на высо­ких частотах.
Обычно следует ориентироваться на режим, рекомендуемый в спра­вочниках: U кэ=5 В, Ik=1 мА. Но в принципе, этот режим не обязателен, не надо только ставить транзистор в крайние режимы, когда возникают нелиней­ные искажения, связанные с его работой на нелинейных участках характери­стик (особенно при токах коллектора менее 0,5 — 0,6 мА). Кроме того при ра­боте в максимальном режиме (коллекторное напряжение и ток максимальны) существенно снижается надежность транзистора.

токи и напряжения содержат как постоянные, так и переменные составляющие :
Постоянные составляющие        и 

     необходимы для того, чтобы обеспечить нужное смещение транзистора. Переменные составляющие           и          содержат полезную информацию. Эти составляющие необходимо усилить и передать без искажения.


Для упрощения анализа усилителей используют метод наложения, т.е. рассчитывают схему отдельно для переменной и постоянной составляющих. Переменные (сигнальные) составляющие имеют значительно меньшую величину, чем постоянная. Поэтому расчет по переменной составляющей называют анализом в малосигнальном (линейном) режиме. Модели транзистора для малосигнального режима содержат только линейные элементы.

характеризующие их работу в малосигнальном режиме, называют малосигнальными параметрами. При воздействии

малого сигнала транзистор рассматривают как линейный активный несимметричный четырёхполюсник. Этот четырёхполюсник (ЧП) имеет ту особенность, что у него всегда один из выводов является общим для цепей входа и выхода.

В соответствии с теорией ЧП входные и выходные напряжения и токи транзистора однозначно связаны между собой системой из 2-х уравнений, содержащих 4 параметра четырёхполюсника. Существует ряд систем параметров ЧП. Анализ работы транзисторов в малосигнальном режиме обычно проводят на базе систем Y- и H-параметров:
                                 
В области низких и средних частот взаимосвязи между сигнальными (переменными) составляющими токов и напряжений в транзисторных усилителях определяются вещественными значениями малосигнальных параметров g и h:
                                     

удобно в целях наглядности представить в виде эквивалентных схем замещения

ЧП. В этих схемах независимые генераторы тока характеризуют степень управляющего воздействия входного напряжения (обратной связи) на выходной (входной) ток

определяют следующим образом:
           – входная проводимость транзистора;
            – проводимость обратной

связи транзистора;
            – крутизна транзистора;
            – выходная проводимость транзистора.

Система g-параметров удобна тем, что в ней все малосигнальные параметры имеют размерность проводимости.

           – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании (КЗ) на выходе;

           – коэффициент обратной связи по напряжению;
            – дифференциальный коэффициент передачи по току;
           – выходная проводимость транзистора при холостом ходе (ХХ) на входе.
Система h-параметров удобна тем, что требует обеспечения ХХ на входе транзисторного усилителя (            ) и КЗ на выходе (               ), что легко осуществимо на практике.

Отметим, что g- и h-параметры являются дифференциальными. На высоких частотах между переменными составляющими токов и напряжений появляются фазовые сдвиги, и параметры становятся комплексными (Y, H).