Шпоры к экзамену по элтеху (теория) (Б4)

Посмотреть архив целиком

3.2. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

Одним из наиболее распространенных усилительных каскадов на (биполярных транзисторах является каскад с общим эмиттером (кас­кад ОЭ). В этом каскаде эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей, а резистор Rк (рис. 3.3), с помощью кото­рого создается выходное напряжение, включается в коллекторную цепь транзистора. Полярность источника электрической энергии (источ­ника питания) с ЭДС Ек по отношению к коллекторной цепи зависит от типа транзистора VT

На рис. 3.4. помимо коллекторных (выходных) характеристик при­ведена входная характеристика, повернутая на 90°, и дано построе­ние переходной характеристики. На рис. 3.4 можно отметить линей­ные участки ab и ab’ соответственно на входной и переходной харак­теристиках. Им соответствует участок ab на линии нагрузки.

Сопротивление резистора Rк выбирают, исходя из требуемого уси­ления входных сигналов, но при этом надо, чтобы линия нагрузки про­ходила левее или ниже допустимых значений, Uк.мах и Iк.мах (см.рис.2.14) и обеспечивала достаточно протяженный линейный учас­ток переходной характеристики. При выполнении этих условий тран­зистор работает в области допустимых значений напряжения, тока и мощности и может усиливать без искажений сигналы в необходимом диапазоне изменения значений их параметров. Сопротивления коллек­торных резисторов Rк усилительных каскадов с общим эмиттером обыч­но имеют значения порядка нескольких сотен ом или единиц килоом.

Резистор Rб включенный в цепь базы, обеспечивает требуемую ра­боту транзистора в режиме покоя, т.е. в отсутствие входного сигнала. Благодаря этому резистору можно получить оптимальное значение тока базы и напряжения между базой и эмиттером , соответствующие середине линейных участков входной и переходной характеристик. Эта рабочая точка (точкам П и П”на рис.3.4) соответствует Iбп и Uбп. Для I обеспечения указанного режима сопротивление резистора следует опре­делять по формуле

Конденсатор С (см.рис.3.3) служит для включения источника переменной входной ЭДС евх с внутренним сопротивлением в цепь базы. В отсутствие этого конденсатора в цепи источника входного сигнала создавался бы постоянный ток от источника питания Eк, который мог бы вызвать падение напряжения на внутреннем сопротивлении источни­ка сигнала, изменяющее режим работы транзистора и приводящее к нагреву источника сигнала. Конденсатор связи Сс на выходе усили­тельного каскада обеспечивает выделение из коллекторного напряже­ния переменной составляющей, которая может подаваться на нагрузочное устройство с сопротивлением Rн

При подаче на вход усилительного каскада переменного напряжения Uвх (см.рис.3.4) ток базы будет изменяться в соответствии с входнойi характеристикой, т.е. кроме постоянной составляющей Iбп он будет иметь ; переменную составляющую iб. Одновременно с этим в транзисторе будут изменяться эмиттерный и коллекторный токи. График переменной составляющей коллекторного тока ik можно построить с помощью перегодной характеристики, зная изменения тока базы iб , Перенося измене­ния тока ik на линию нагрузки, можно проследить за изменениями кол­лекторного напряжения и падения напряжения на коллекторном регис­тре Rк. Переменная составляющая коллекторного напряжения предтавляет собой выходное напряжение усилительного каскада, которое дисленно равно и противоположно по фазе переменной составляющей падения напряжения на резисторе Rк, т.е.Uвых=-Rк*iк Для входного напряжения справедливо соотношение

Rвх -входное сопротивление усилительного каскада, примерно равное входному сопротивлению транзистора. Благодаря которому, что коллекторный ток во много раз превышает ток базы, а сопротивление Rк, как правило, больше Rвх; выходное напряжение .усилительного каскада с общим эмиттером получается во много раз больше входного напряжения. Если изменения входного напряжения, тока базы и тока коллектора укладываются в линейные участки входной и переходной характеристик, то форма выходного напряже­ния будет соответствовать форме входного напряжения. В частности, лри подаче на вход усилительного каскада синусоидального напря­жения выходное напряжение будет также синусоидальным. При больших входных напряжениях переменные составляющие то­ков выходят за пределы линейных участков входной и переходной характеристик, в результате чего форма кривой выходного напряже­ния претерпевает значительные искажения. Эти искажения, обуслов­ленные нелинейностью указанных характеристик, называют нелиней­ными. На рис.3.5,а — в показаны временные зависимости тока базы /Б> тока коллектора iк и выходного напряжения мвых усилительного кас­када при большом входном напряжении. Видно, что при больших входных напряжениях рост выходного напряжения замедляется, т.е коэффициент усиления уменьшается. Для оценки диапазона измене­ния входных напряжений, усиливаемых без искажений, используют амплитудную характеристику, представляющую собой зависимость амплитудного значения выходного напряжения от амплитудного зна­чения входного напряжения (рис.3.6).

При работе усилительного каскада в режиме, соответствующем линейным участкам характеристик, т.е. в отсутствие искажений, ко­эффициент усиления и другие параметры усилителя (входное и вы­ходное сопротивление) можно рассчитать аналитически с помощью /г-параметров транзистора. С этой целью используют схему замеще­ния усилительного каскада с общим эмиттером (рис.3.7,а) для пере­менных составляющих токов и напряжений. Основой этой схемы яв­ляется схема замещения транзистора (обведена пунктиром). В схем замещения усилительного каскада не учтены конденсаторы и источник питания, так как переменные составляющие напряжения на ни принимают равными нулю. Поэтому резистивный элемент Rк вклю­чен между коллектором и эмиттером транзистора, т.е. между точками Ки Э Резистивный элемент Rб показан пунктиром, так как его обычно н учитывают вследствие того, что сопротивление резистора Rб значительно больше входного сопротивления h11 транзистора.











Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.