Стабилизация режима работы

Создание и применение режимов работы

Режим D (ключевой режим) транзистор находится в состоянии отсечки или в состоянии насыщения.

Режим С

Режим В

Режим А

Режим работы определяется положением рабочей точки на разрешенном участке (М’N’) нагрузочной прямой.

Режимы работы усилителей

Режим работы усилителя определяет результат усиления, в частности:

1)характер искажений;

2)КПД усилителя.

Режимы работы обозначаются большими буквами A, B, C, D.

Рабочая точка выбирается на середине разрешенного участка нагрузочной прямой M’N’

Рис.13

Из графиков видно что в режиме А I_к есть куда увеличиваться и есть куда убывать, поэтому при подаче входного синусоидального сигнала:

1) искажения будут наименьшие,

2) КПД каскада будет мал, т.к. велика постоянная составляющая I_кА.

КПД составляет 30-35 %

Рабочая точка выбирается на границе с областью отсечки.

Рис.14

Из графиков следует что:

1) В режиме В I_к может только увеличивается, поэтому искажения очень большие – срезается половина периода входного синусоидального сигнала (см.гр.2);

2) КПД каскада достигает 70-75 %, т.к. I_кА → 0.

Рабочая точка выбирается в области отсечки.

Для этого от отдельного источника подается U_бэA, которое закрывает транзистор. Поэтому при подаче входного синусоидального сигнала большая часть периода отсекается, следовательно:

а) искажения сигнала очень большие;

б) КПД еще выше, достигает 90-95 %.

Такой режим называется пороговым.

См. дисциплину «Импульсная техника».

Режим А в схеме №1 создается за счет R_б который определяет U_бэА а значит и I_кА т. е. положение рабочей точки.

Например R_б уменьшаем, то т. А смещается вверх, т. к. U_бэА увеличивается => увеличиваются токи транзистора.

В схеме №2 режим А создается R₁ и R₂.

Пример: Чтобы сместить рабочую точку вниз достаточно увеличить R₁ или уменьшить R₂

Режим А создается в каскадах предварительного усиления (входной каскад) и в каскадах промежуточного усиления, т.к. искажения сигнала в этих каскадах нежелательны, а КПД не играет заметной роли в этих каскадах, т.к. токи малы.

Режим В в схеме №1 создается при R_б → ∞, в схеме №2 при R₁ → ∞, а R₂ ≠ 0

На практике создается режим АВ близкий к В.

Режим В применяется в двухтактных выходных каскадах, когда два транзистора включают параллельно, каждый из них усиливает свою половину периода входного синусоидального сигнала, которые в нагрузке складываются.

Необходимость стабилизации режима работы следует из того, что проводимость полупроводника, а значит и токи в транзисторе заметно зависят от температуры, освещенности, давления, соответственно изменяется положение рабочей точки, т. е. режима работы.

Стабилизация режима работы сводится к стабилизации токов транзистора, например тока эмиттера.

Схема усилителя на БТ с эмиттерной температурной стабилизацией –

(схема № 3).

I_д

i_э

I_эА

Рис.15

Роль R_э:

При U_вх = 0 в R_э проходит I_эА (постоянная составляющая тока эмиттера).

Из схемы следует:

I_д·R₂ = U_бэА + I_эA·R_э при параллельном соединении R₂ и R_э,БЭ

U_бэA = I_д·R₂ – I_эA·R_э (1)

Пример:

С ростом температуры I_эA увеличивается.

Из (1) следует, что U_бэA уменьшается – из основного свойства транзистора следует, что I_э не может расти, значит R_э исключает любое изменение I_э.

Роль C_э

С_э обеспечивает прохождение i_э (переменная составляющая тока эмиттера) минуя Rэ, если Х_Сэ << R_э. Х_Сэ=1/(2πfC_э) – емкостное сопротивление.

Поэтому i_э (входной сигнал) заметно усиливается.

Расчет R_э:

Выбираем U_Rэ = (0,1÷0,3)E_к – падение напряжения в R_э.

R_э = U_Rэ/I_эA = U_Rэ/(I_бA+I_кA)

Расчет С_э:

1 / (2π f_н С_э) = R_э / (3÷5)

С_э = (3÷5) / (2π f_н R_э), где f_н – низшая частота сигнала, Гц в нашем примере f_н=100Гц;

R_э, Ом;

С_э, Ф

Уточненный расчет R1, R2 для схемы №3:

R’₁ = (E_к – U_бэА – U_Rэ) / (I_д + I_бА)

R’₂ = (U_бэА+ U_Rэ) / I_д

Тема 5.3 Многокаскадные усилители (МУ)

1. Коэффициент усиления МУ. Требования к элементам связи между каскадами.

2. Усилители с резистивно-емкостной связью между каскадами.

3. Усилители с трансформаторной связью.

4. усилители с непосредственной связью между каскадами.

1. МУ применяется, когда один каскад не обеспечивает заданного коэффициента усиления.

Ku = Ku₁ · Ku₂ ·…· Ku_n

где Ku – коэффициент усиления всего усилителя;

Ku₁- коэффициент усиления 1 каскада… т. д.

Ku(Дб) = Ku₁(Дб) +Ku₂(Дб) +…+ Ku_n(Дб)

Элементы связи между каскадами должны обеспечить:

1) Согласование сопротивлений Rвых1 и Rвх2;

2) Наименьшее искажение сигнала;

3) Малую потерю напряжения сигнала.

Дата добавления: 2014-01-05