Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 11

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

Вхідний сигнал, що підлягає підсиленню, подається на клеми (1)-(2): едж - джерело вхідного сигналу; Ядж - його внутрішній опір. Для цієї схеми необхідно дотримуватись таких співвідношень:

1

1

С0„С2 1

<< Rex;

<< Re ,

де wh - нижня межа діа­пазону частот підсилюва­ного сигналу.

Навантаження каскаду за змінним струмом

RhRK

-. (3.11)

Роботу каскаду ілюст­рують часові діаграми, наведені на рис. 3.14.

Можна бачити, що, на­приклад, при позитивній півхвилі вхідної напруги із зростанням базового стру­му i зростає і колекторний струм їк, який у b разів більший за i При цьому колекторна напруга ик, що дорівнює різниці між Е і спадом напруги на R знижується: у даній схемі поряд із підсиленням сиг­налу має місце зміна його фази на 180 електричних градусів (інверсія).

Uex а

Об а

ів І

' Uexm

Рис. 3.14 - Часові діаграми роботи каскаду підсилення з СЕ

іПідсилювач можна розрахувати аналітично за допомогою h-па­раметрів або на підставі фізичної моделі транзистора. Такий метод прийнятний за невеликих змін вхідного сигналу, тобто коли транзистор працює на лінійних ділянках ВАХ.

Більш універсальним є графоаналітичний метод, за якого розраху­нок проводиться по вихідній динамічній характеристиці транзистора за постійним струмом. Крім того, використовуються вихідні статичні ха­рактеристики транзистора.

На рис. 3.15 зображено вхідну та вихідні статичні характеристики, на яких будується лінія навантаження за постійним струмом. Вона і є вихідною динамічною характеристикою за постійним струмом:

Uке = Ек-1 к (Rk + Re ) (3.12)

Будується лінія навантаження за двома точками, що відповідають:

- режиму Х.Х. транзистора - UKE = Ек при Ік = 0,

- режиму К.З. транзистора - Ік = Ек/( RK+ RE) при UKE = 0.

аб - лінія навантаження за постійним струмом. За її допомогою зна­ходять положення точки спокою Р, яка для режиму класу А має лежа­ти посередині відрізка аб.

Із вхідної характеристики знаходимо значення U()E.

Тобто за допомогою лінії навантаження за постійним струмом, вхідної та вихідної характеристик транзистора знаходять параметри, що ха­рактеризують режим роботи транзистора за постійним струмом при Uex= 0 (у режимі спокою).

Знаючи UgE, можна розрахувати параметри дільника напруги R1, R2.

Щоб знайти вихідні параметри каскаду, необхідно використати лінію навантаження за змінним струмом.

Виходячи з того, що

ік = Іок + Іт sin cot; (3.13)

Uk = Uок - Um sin cot; (3.14) TT  = 1 R

з виразу (3.13) знаходимо

I   = Ік10 к

sin cot

(3.15) (3.16)

эв

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

У вираз (3.14) підставимо (3.15) і (3.16). Одержимо

ик = U0к - к -10к )R н— . (3.17)

Це і є вихідна динамічна характеристика транзистора за змінним струмом.

За умови: ик = U0K маємо iK = I0K .

Для режиму Х.Х.: iK =0, ик = Uк +10кR н.

За цими точками будуємо лінію вг, що характеризує роботу каскаду за змінним струмом. Для забезпечення максимального динамічного діапазону каскаду точка спокою P повинна знаходитись посередині відрізка вг.

Визначимо основні параметри каскаду.

1. Коефіцієнт підсилення за струмом

KI =-^=       . \ = р-

Івхш      ІБш {Rk + Rh )        RK + Rh

2. Коефіцієнт підсилення за напругою

Ku =-=-= р-.

^ exm        1 БшR ex Rex

3. Вхідний опір

Якщо вважати im=IE (без врахування дільника R R2), то (3.18)

(3.19)

(3.20)

Rex = —-

1 Бш

Наявність дільника R1, R2 знижує вхідний опір. Зверніть увагу: відносно вхідного сигналу змінного струму резистори R1 і R2 виявля­ються увімкненими паралельно: від едж струм тече не тільки через R2 (що очевидно), а й через R1 і далі через ER (з опором, що дорівнює нулю - джерело напруги).

4. Вихідний опір каскаду Reux = RK , оскільки опір транзистора з боку колектора нескінченний (реально - сотні кілоом), як у джерела струму (див. розділ 2.4).

Обмеження, яких необхідно дотримуватись при розрахунку каскаду:

1) = (1,05Л2) Im ;

2) (І  + Im)< IKmax (максимально допустимого струму транзистора);

3) U0K >U ;

1      0K        m 7

4) (U0K+Um)< UKmax (максимально допустимої робочої напруги);

5) PK= I0K U0K < Pdon (допустимої потужності).

Із розглянутого випливає, що для каскаду з СЕ: K >> 1, KU>> 1 -його використовують, коли необхідно отримати якнайбільший коефіцієнт підсилення за потужністю.

Каскади з СЕ зручно сполучаються один з одним, оскільки їхні вхід­ний і вихідний опори досить близькі.

3.7.2. Підсилюючий каскад з СК (емітерний повторювані

Схема емітерного повторювана зображена на рис. 3.16.

бав)

R1

іок

(1)

С1

VT1

іов

+ Ек

Rd>K

1-

с2

R2

ід

(3)

(2)

Re

Ueux

(4)

Рис. 3.16 - Емітерний повторювач

Ін Rh

Тут RE - навантаження підсилювача за постійним струмом, яке одно­часно забезпечує температурну стабілізацію режиму спокою. При­значення решти елементів те ж, що й у схеми з СЕ.

Роботу каскаду ілюструють часові діаграми, наведені на рис. 3.17.

Зверніть увагу на те, що вихідна напруга співпадає за фазою з вхідною.

Оскільки у емітерного повторювача IE приблизно дорівнює IK, графо­аналітичний розрахунок його параметрів можна вести, використовую­чи побудови, наведені у попередньому розділі.

"ех А

/

"еих

Рис. 3.17 - Часові діаграми роботи емітерного повторювача Розглянемо параметри повторювача, аналогічні параметрам каска­ду з СЕ.

1. К

I

Бш

{RE + rh ))Бш

(р+>> і.

3. ПІДСИЛЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ. ПІДСИЛЮВАЧІ НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ1^01

2. Ки

3. Rex

_ U euxm _

U e

Uexrn        U euxm + U

< 1; Uбе << Ueuxm, тому Ки — 1.

Rб +(P + 1XRe + Reб )

де RE - опір бази;

RE - опір у колі емітера;

REE - опір емітерного переходу.

Якщо вважати, що RE ® 0 і REE® 0, то Rx=(b + 1)RE - має велике значення.

4. Reux = REБ +---має мале значення.

Р +1

Каскади з СК застосовують як узгоджувальні, коли джерело сигна­лу має великий Rgux, а навантаження (наприклад, каскад підсилення з СЕ) має малий R .

Оскільки каскад не змінює фази і не підсилює напруги вхідного сиг­налу (KU»1), то його й називають повторювачем.

3.7.3. Підсилюючий каскад з СБ

Схема підсилюючого каскаду з СБ зображена на рис. 3.18. Конденсатор С3 за­безпечує підмикання бази до спільної точки за змінним струмом. Призначення реш­ти елементів те ж саме, що й у попередніх схемах. Робо­ту каскаду ілюструють ча­сові діаграми, наведені на рис. 3.19.

Основні параметри кас­каду:

Rh

1. Ki

I н

1Кш RK

Рис. 3.18 - Підсилюючий каскад з СБ Rk

((RK + Rh ))Еш

<1;

I

exrn

2. Ku _ Kj      >>1,

Rex

тобто K < 1, Kv>>1;

3   r _ Uexm

1Em

- малий.

ІЕ

UK

ивих

Iok-uIqe

Рис. 3.19 - Часові діаграми роботи підсилюючого каскаду з СБ Такі каскади використовують як узгоджувальні, коли джерело сиг­налу має малий R  , а навантаження - великий R .

t

і3. ПІДСИЛЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ. ПІДСИЛЮВАЧІ НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ103

3.8. Каскади попереднього підсилення на польових

транзисторах

При побудові цих каскадів завжди слід пам'ятати, що польові тран­зистори керуються напругою, а не струмом, як біполярні. При цьому також можливі три схеми вмикання: зі спільним витоком (з СВ), зі спільним стоком (з СС), зі спільним затвором (з СЗ). Практичного ви­користання набули схеми з СВ та з СС.

3.8.1. Підсилюючий каскад з СВ

Схема підсилюючого каскаду з СВ наведена на рис. 3.20.

-о +

Ео

Rh

(2)

Рис. 3.20 - Підсилюючий каскад з СВ Склад схеми та призначення елементів:

VT1 - польовий транзистор з керуючим p-n переходом і каналом n-типу.

Rc - навантаження за постійним струмом.

Ес - джерело живлення каскаду (стокового кола).

Ці елементи утворюють вихідне коло каскаду, де, власне, і відбува­ється підсилення сигналу.

R^, Св - утворюють коло автоматичного зміщення, що задає режим спокою класу А шляхом подачі напруги зміщення до затвору VT1 че­рез резистор Rr Одночасно коло автоматичного зміщення забезпе­чує температурну стабілізацію режиму спокою.

С1, С2 - розділяючі конденсатори.

Св - виключає негативний зворотний зв'язок за струмом для змінного вхідного сигналу.

Роботу каскаду ілюструють часові діаграми, наведені на рис. 3.21.

извк t

і

ивих

кіс

U3=0

Рис. 3.21 - Часові діаграми роботи каскаду з СВ

Графоаналітичний розрахунок схеми проводиться у наступному порядку.

На стоковій характеристиці по­льового транзистора будуємо лінію навантаження за постійним стру­мом, як це показано на рис. 3.22, Uс = Ec - Ic (Rc + Rb ).

Uq3

Uc

-*-

Uqc Ec

Рис. 3.22 - Стокові характеристики польового транзистора з керуючим р-п переходом і каналом n-типу та динамічна характеристика каскаду з СВ

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка