Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА ТРАНЗИСТОРАХ§ 4.1. Каскад с общим эмиттеромПростейшая приннципиальная схема усилительного каскада с общим эмиттером (ОЭ) приведена на рис. 4.1, а. Режим по постоянному току класса А создается в схеме с помощью базового резистора Тогда ток базы в отсутствие входного сигнала, обеспечивающий заданное положение рабочей точки покоя О на нагрузочной прямой выходной характеристики транзистора, определяется из формулы
Ток покоя коллектора
Разделительные конденсаторы Таким образом, в отсутствие входного сигнала напряжение на базе Емкости разделительных конденсаторов выбирают такими, чтобы в рабочем диапазоне частот (в области полосы пропускания) конденсаторы не оказывали заметного влияния на прохождение переменной составляющей сигнала. Для этого положим, что емкостные сопротивления конденсаторов
на самой низкой частоте полосы пропускания близки к нулю. Тогда принципиальной схеме рис. 4.1, а для переменного сигнала соответствует эквивалентная схема, представленная на рис. 4.1, б, где транзистор заменен Т-образной эквивалентной схемой;
Рис. 4.1. Величина Обозначение
Рис. 4.2. Для определения параметров четырехполюсника обычно используется система В этом случае система уравнений четырехполюсника имеет вид
где Очевидно, для транзистора, включенного по схеме каскада ОЭ, в системе уравнений (4.1) можно записать
Для расчета параметров каскада ОЭ воспользуемся Т-образной эквивалентной схемой с учетом обозначений в системе Если выполняется условие
Входное сопротивление каскада ОЭ
Переменный входной ток Обычно сопротивление резистора R таково, что выполняется соотношение Пренебрегая током
Входное напряжение
так как через сопротивление
Рис. 4.3.
Рис. 4.4. Следовательно,
Параметры маломощных транзисторов, входящие в формулу (4.4), составляют Если учитывать ток через резистор R, то входное сопротивление каскада снижается:
Выходное сопротивление каскада ОЭ определим, подав на выходные зажимы переменное напряжение
то выходной ток распределяется по двум параллельным цепям, одна из которых содержит резистор
Если условие (4.6) не выполняется, то
Коэффициент усиления каскада ОЭ по току без учета влияния резистора R определяется из выражения
Так как
то
Для входных каскадов ОЭ многокаскадного усилителя
Заменив генератор напряжения
Подставир выражение для
Если учесть сопротивление резистора R, то в формуле (4.12) вместо
Определим коэффициент усиления каскада ОЭ по напряжению. Записав
получим
или с учетом нагрузки
где Для входных каскадов многокаскадных усилителей без учета влияния сопротивления резистора
Если учитывать сопротивление резистора R, то
или
Подставив полученное выражение для
Знак Коэффициент усиления по мощности однокаскадного усилителя ОЭ без учета влияния резистора
При согласованных входе и выходе усилителя, т. е.
Приведенная на рис. 4.1, а схема каскада с общим эмиттером очень чувствительна к изменениям температуры, так как положение точки покоя на нагрузочной прямой определяется параметрами транзистора, которые зависят от температуры. К таким параметрам биполярного транзистора относятся: обратный ток коллекторного перехода Изменение указанных параметров транзистора в диапазоне температуры вызывает смещение рабочей точки покоя на нагрузочной прямой, что может привести к линейным искажениям или даже отсечке выходного сигнала усилителя. Поэтому при работе транзисторных усилителей в широком диапазоне температур необходимо принять меры по обеспечению стабильности точки покоя. Наиболее Широко используется отрицательная обратная связь по постоянному току или напряжению. На рис. 4.5 приведена схема ОЭ, в которой стабильность рабочей точки обеспечивается с помощью резистора Для исключения обратной связи по переменному току резистор Если резистор Отрицательная обратная связь по постоянному току действует в схеме рис. 4.5 следующим образом. Пусть при увеличении температуры коллекторный ток
Рис. 4.5. Тогда увеличится падение напряжения
Таким образом, отрицательная обратная связь, созданная в схеме (рис. 4.5) с помощью резистора
где
— коэффициент нестабильности, характеризующий эффективность отрицательной обратной связи; При Из выражения (4.18) следует, что с помощью отрицательной обратной связи невозможно обеспечить нулевое приращение коллекторного тока, так как сам принцип действия обратной связи требует наличия некоего начального разбаланса в схеме. При идеальной термостабилизации рабочей точки с помощью обратной связи
Для дальнейшего повышения стабильности рабочей точки, т. е. уменьшения Режим каскада (рис. 4.5) по постоянному току тесно связан с обеспечением заданного коэффициента нестабильности s. При заданном коэффициенте s соотношение между
Учитывая, что
Из этой формулы следует, что для обеспечения малых значений s требуется увеличивать отношение При уменьшении сопротивлений резисторов Исходя из изложенного, значения коэффициента нестабильности выбирают в пределах 3—5 для каскадов на германиевых и 4—6 для каскадов на кремниевых транзисторах. Определим сопротивления резисторов Записав напряжение
Определив из формулы (4.19) сопротивление параллельно соединенных резисторов
Емкость конденсатора
где Условие (4.22) означает, что на самой низкой частоте полосы пропускания емкостное сопротивление конденсатора При этом исключается отрицательная обратная связь по переменному току и коэффициент усиления по напряжению в схеме рис. 4.5 определяется из выражения (4.14). Если необходимо обеспечить независимость коэффициента усиления
где При достаточно больших значениях
Тогда выражение (4.23) будет иметь вид
или с учетом нагрузки
Из выражений (4.25) и (4.26) следует, что коэффициент усиления Так как в реальных схемах предварительных каскадов усиления напряжения используются маломощные транзисторы с параметрами
|
1 |
Оглавление
|