Усилительные свойства одиночных каскадов

Содержание

Введение

1. Включение транзистора по схеме с общим эмиттером

2. Включение транзистора по схеме с общей базой

3. Включение транзистора по схеме с общим коллектором

4. Работа усилительных каскадов в области низких частот

5. Работа усилительных каскадов в области высоких частот

6. Дифференциальный каскад

Библиографический список

Введение

Усилительные каскады РЭА любой степени сложности могут быть представлены в виде различных комбинаций трёх основных схем включения транзисторов: с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК) и с общей базой (ОБ). (Для полевых транзисторов – соответственно: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).) Такое название схемы включения получили в зависимости от того, какой электрод транзистора является общим как для входной цепи (источника сигнала), так и для выходной цепи (нагрузки).

Для упрощения рассмотрения характеристик усилительных каскадов будем применять n-p-n транзисторы, хотя все рассуждения останутся справедливыми и для транзисторов p-n-p, необходимо только будет изменить полярность питающих напряжений и полярность включения электролитических конденсаторов, если они есть в схеме.

1. Включение транзистора по схеме с общим эмиттером

Принцип работы схемы с ОЭ рассмотрим на примере рисунка 1. Предположим, что с помощью делителя напряжения R1 и R2 задан такой режим, что в коллекторе протекает ток 1 мА, а напряжение на коллекторе составляет 5 В; то есть транзистор находится в активном режиме. Рассмотрение будем проводить для области средних частот, когда влиянием разделительных конденсаторов (С_Р.ВХ , С_Р.Н ) можно пренебречь, блокировочный конденсатор С_БЛ можно рассматривать как короткое замыкание соответствующего вывода схемы на общую шину, а влияние паразитных ёмкостей и инерционность транзистора ещё не сказывается.

Рис. 1. Усилительный каскад с включением транзистора по схеме с ОЭ

Если входное напряжение Е_С повысить на небольшую величину, то коллекторный ток также увеличится. Поскольку выходные характеристики транзистора проходят почти горизонтально, можно сделать допущение, что ток коллектора I_К зависит только от и не зависит от напряжения коллектор-эмиттер . Тогда приращение тока коллектора составит:

,

где S – крутизна прямой передачи (параметр Y₂₁ в схеме с ОЭ).

Приращение тока коллектора протекает через параллельно соединённые резисторы R₃ и R_Н , то есть через некоторое эквивалентное сопротивление R_Н.Э , следовательно, выходное напряжение получает приращение:

.

Таким образом, схема обеспечивает коэффициент усиления по напряжению:

. (1)

(Знак "минус" означает, что фаза выходного напряжения инвертирована по отношению ко входному.)

Более точный анализ, учитывающий конечное выходное сопротивление транзистора r_КЭ , даёт следующий результат:

||r_КЭ ).

При сопротивлении R_Н.Э = 1¸5 кОм и сопротивлении r_КЭ » 100 кОм читателю предлагается самостоятельно убедиться в допустимости применения приближённого выражения (1) для определения коэффициента усиления по напряжению.

Приближённо можно считать, что:

,

где r_Э = j_Т /I_Э »j_Т /I_К .

Тогда выражение (1) можно представить в виде:

(2)

Если R_Н отсутствует, выражение можно представить следующим образом:

то есть коэффициент усиления пропорционален падению напряжения на коллекторном сопротивлении R

Если предположить, что в коллекторной цепи установлено некоторое сопротивление, стремящееся к бесконечности (по крайней мере, выполнить условиеR₃ >> r_КЭ ), предельно возможный коэффициент усиления одиночного каскада можно определить как:

Для современных n-p-n транзисторов может составить 4000¸7000, для транзисторов типа p-n-p – 1500¸5500.

Входное сопротивление схемы с ОЭ без учёта влияния делителя напряжения в цепи базы определяется через h-параметры эквивалентной схемы:

, (3)

где r_Б = 30¸50 Ом – объёмное сопротивление базы транзистора.

Влияние входного сопротивления существенно сказывается на усилительных свойствах схемы, если сопротивление источника сигнала R_C ¹ 0

Действительно, между входным сопротивлением усилителя и выходным сопротивлением источника сигнала R_C образуется делитель напряжения, в результате коэффициент усиления напряжения источника сигнала Е_С уменьшается:

.

Без строгих доказательств выходное сопротивление схемы с ОЭ можно принять равным:

, (4)

то есть выходное сопротивление, по сути, параллельно включённые коллекторное сопротивление и собственно выходное сопротивление транзистора.

В большинстве случаев можно считать, что выходное сопротивление схемы с ОЭ определяется коллекторным сопротивлением, которое обычно составляет несколько килоом. Поэтому нагрузка усилительного каскада в схеме с ОЭ должна быть высокоомной.

Коэффициент усиления по мощности в схеме с ОЭ самый большой из всех схем включения транзистора:

где K_I

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать