Главная > Промышленная электроника
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
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
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
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

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Глава вторая. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

2.1. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания в нагрузку. Наибольшее распространение получили усилители, построенные на полупроводниковых усилительных элементах (биполярных и полевых транзисторах); в последние годы усилители преимущественно используются в виде готовых неделимых компонентов — усилительных ИМС. Простейшая ячейка, позволяющая осуществить усиление, называется усилительным каскадом.

Электрические сигналы, подаваемые на вход усилителей, могут быть чрезвычайно разнообразны; это могут быть непрерывно изменяющиеся величины, в частности гармонические колебания, однополярные или двухполярные импульсы. Как правило, эти сигналы пропорциональны определенным физическим величинам. В установившихся режимах многие физические величины постоянны либо изменяются весьма медленно (напряжение и частота сети, частота вращения двигателя, напор воды на гидроэлектростанции). В переходных и особенно аварийных режимах те же величины могут изменяться в течение малых промежутков времени. Поэтому усилитель должен обладать способностью усиливать как переменные, так и постоянные или медленно изменяющиеся величины. Такие усилители являются наиболее универсальными и распространенными.

По традиции их называют усилителями постоянного тока (УПТ), хотя такое название и не вполне точно: УПТ усиливают не только постоянную, но и переменную составляющую (приращения сигнала) и в подавляющем большинстве случаев они являются усилителями напряжения, а не тока. В УПТ нельзя связывать источник и приемник сигнала через трансформаторы и конденсаторы, которые не пропускают постоянной составляющий сигнала. Это условие вызывает некоторые трудности при создании УПТ, с которыми мы познакомимся ниже, но оно же обусловило еще большее распространение УПТ с появлением микроэлектроники: УПТ не содержат элементов, выполнение которых в составе ИМС невозможно (трансформаторы и конденсаторы большой емкости).

Для того чтобы рассмотреть принцип действия простейшего усилительного каскада, включенного по схеме с общим эмиттером , вернемся к схеме рис. . Изобразим эту схему с транзистором n-p-n-типа в другом виде (см. рис. 2.1). Источник напряжения , где обозначено на выходной характеристике транзистора (рис. 1.7, о), связан с коллекторным электродом транзистора через сопротивление нагрузки Входной сигнал подается на базу транзистора (напряжение и ток ). Построим зависимость называемую передаточной характеристикой каскада.

Рис. 2.1. Простейшая схема включения транзистора с ОЭ

При увеличении напряжения растет ток (см. входную характеристику транзистора рис. при ), растет и ток коллектора: [см. выражение (1.4)]. В результате увеличивается падение напряжения на резисторе , уменьшается напряжение (рис. 2.2). При достижении напряжения дальнейшее увеличение не вызывает изменений напряжения и тока , протекающего через резистор . В этом режиме к приложено напряжение , и поэтому ток коллектора

Рассмотрение передаточной характеристики каскада показывает, что при изменении напряжения или тока в цепи маломощного источника сигнала можно изменить ток и напряжение в цепи более мощного источника .

Однако коллекторное напряжение можно изменять лишь в пределах , а ток — в пределах II на передаточной характеристике). При отрицательных и на участке I через транзистор протекает только малый неуправляемый ток коллекторного перехода, а на участке III и транзистор, как было указано в § 1.5, теряет свойства усилительного элемента. Еще один вывод, который можно сделать из анализа передаточной характеристики рассмотренного усилительного каскада: при увеличении (участок II) уменьшается. Усилитель, в котором приращение выходного сигнала противоположно по знаку приращению входного сигнала, называется инвертирующим.

Передаточная характеристика каскада позволяет нам рассмотреть различные способы работы каскада, называемые классами усиления.

На рис. 2.2 показаны произвольный двухполярный входной сигнал и форма кривой напряжения на коллекторе в различных режимах (классах усиления). При работе в классе усиления В . Нелинейность передаточной характеристики каскада приводит к тому, что в классе В на выход передается сигнал только одной полярности: . Класс В в рассмотренном простейшем каскаде можно использовать только для передачи не столь часто встречающихся однополярных сигналов. При передаче Двухполярного напряжения форма его искажается, часть информации безвозвратно теряется.

Рис. 2.2. Передаточная характеристика транзисторного каскада с ОЭ

При работе в классе усиления А на вход усилителя одновременно со входным сигналом подается также постоянное напряжение смещения, так что (см. временные диаграммы сигналов на рис. 2.2). Благодаря смещению в кривой напряжения входной сигнал воспроизводится полностью, практически без искажений формы, так как значения постоянно соответствуют участку II передаточной характеристики. Режим работы усилителя, когда включены источники питания и подано смещение, но , называется режимом покоя. В этом режиме При приложении отрицательного (или положительного) напряжения уменьшатся (или соответственно увеличатся) токи и падение напряжения на , в результате увеличится (уменьшится) напряжение , где — полезный эффект усиления.

При работе в ключевом режиме (режим большого сигнала) изменение входного напряжения захватывает участки I—III передаточной характеристики (см. временные диаграммы на рис. 2.2). Форма передаваемого сигнала искажается (ограничивается его амплитуда). Подобный режим работы каскада находит широкое применение в импульсной технике при передаче импульсов прямоугольной формы (см. § 3.2), где ограничение амплитуды импульсов несущественно.

Выбор класса усиления и выбор режима покоя определяет не только форму передаваемого сигнала, но и мощность потерь, вызывающую нагрев транзистора:

На диаграммах рис. 2.2 пунктиром изображена зависимость мощности в режиме покоя от напряжения смещения . Эта зависимость показывает, что выбор в середине участка II передаточной характеристики каскада соответствует максимальным потерям мощности в транзисторе. Более подробно этот вопрос рассматривается в § 2.17 в связи с построением каскадов усиления мощности.

1
Оглавление
email@scask.ru