December 17 2017 17:31:58
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Основные характеристики транзисторных каскадов
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

3.1. Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Линейные усилители сигналов получаются на основе рассмотренных каскадов добавлением цепей смещения рабочей точки покоя на линейный участок проходной характеристики.

Электропитание каскада на биполярном транзисторе по схеме ОЭ осуществляется от одного источника постоянного напряжения, и положение рабочей точки по постоянному току обычно задается с помощью резистивного делителя напряжений R1, R2 в базовой цепи (рис.3.1,а).

Для исключения влияния источника сигнала и нагрузки на режим покоя их присоединяют через разделительные конденсаторы С1, С2 .


Рис. 3.1. Каскад на БТ (а) и эквивалентная схема (б)

При работе усилителя используется линейный участок проходной характеристики каскада. Если это условие выполняется, то обосновано применение линеаризованной модели транзистора для малых приращений токов Δi и напряжений Δu. Расчет малосигнальных усилительных характеристик выполняется с использованием линеаризованной эквивалентной схемы для приращений, которая получается из исходной схемы заменой транзистора четырехполюсником (рис.3.1,б).

Широкополосные усилительные устройства, к которым относится рассматриваемый каскад, принято характеризовать зависимостью коэффициента усиления напряжения от частоты (АЧХ и ФЧХ). Для построения требуемых характеристик в схеме учтены емкость нагрузки Сн  и паразитная проходная емкость коллекторного перехода С21.

Нормальной считается работа усилителя в среднечастотном диапазоне, при заданной неравномерности АЧХ (например, снижении модуля коэффициента усиления напряжения на – 0,5 дБ). На средней частоте рабочего диапазона определяются основные параметры усилителя: коэффициенты передачи с входа на выход напряжения, тока, мощности; входное и выходное сопротивления.

На указанной частоте незначительными сопротивлениями последовательно включенных емкостей С1 и С2 можно пренебречь и соответствующие участки закоротить; небольшими проводимостями емкостей С21 и Сн также можно пренебречь и соответствующие участки разомкнуть. Источник постоянного напряжения V для переменных составляющих также представляет короткое замыкание. Это приводит к чисто резистивной эквивалентной схеме, на входе которой действует источник переменного напряжения Δuвх  с внутренним сопротивлением R0 и введены обозначения:

img051, img052.

Если входной сигнал выбрать синусоидальным img053, то уравнения, характеризующие процессы в эквивалентной схеме, следует записать с использованием действующих значений величин. Очевидно, что в силу резистивного характера схемы в ней отсутствуют изменения фазовых соотношений величин. Уравнения для действующих значений величин (вещественных переменных) можно записать в виде:

img054; img055,

где img056, img057.

Решение приведенных уравнений дает достаточно громоздкие выражения токов и напряжений. При оценочных расчетах следует учесть соотношения img058, img059 для типичных значений номиналов элементов и воспользоваться приближенными уравнениями

img060 img061, img062, img063.

При правильном выборе номиналов R1 и R2  делитель не оказывает существенного влияния на малосигнальные параметры каскада, которые определяются приближенными выражениями:

img064, img065, img066.

Зависящий от режима коэффициент усиления напряжения удобно выразить в зависимости от постоянной составляющей коллекторного тока. Из выражения характеристики эмиттерного диода следует соотношение img067, с учетом которого несложно записать img068. Окончательное выражение примет вид img069, причем знак минус означает инвертирование сигнала, т.е. уменьшение выходного напряжения с ростом входного.

Максимальное значение коэффициента усиления напряжения каскада обеспечивается при Rэ = 0 и определяется выражением img070. В этом случае входное сопротивление получается небольшим img071. Например, для усилителя с img072кОм  при токе img073= 1 мА и типичных значениях img074 имеем img075; входное и выходное сопротивления img076; img077.

Рассматриваемый каскад допускает применение, когда выходной сигнал снимается с эмиттера Uвых=Uэ. В этом случае коэффициент передачи напряжения близок к единице:

img078,

и каскад носит название повторителя напряжения. Коллектор транзистора подключается непосредственно к источнику питания V, т.к. сопротивление Rк является лишним. Для переменной составляющей напряжения коллектор оказывается подключенным к общей точке, что дало схеме название каскада с общим коллектором. Повторитель напряжения имеет высокое входное Rвх = Rэ(β+1) и низкое выходное img079 сопротивления. Коэффициент передачи тока K i = (β+1) практически совпадает с аналогичным параметром каскада ОЭ.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.04 секунд 2,299,280 уникальных посетителей