Анализ RC-усилителей

Анализ по трем частотным диапазонам

Замена транзистора Н-четырехполюсником

Упрощение по принципу суперпозиции (конд. ист. отд.)

Анализ усилителя на переменном сигнале

Транзистор с индуцированным каналом

При R₄: U_R2 = U_0зи + I_0c + R₄

R_б=R₁ || R₂

i_б

h_11э*i_б

h_11э

НЧ СЧ ВЧ

a,b=const a,b=const a,b=f(w)

X_c>0 X_c=0 X_c=0

1.1. RC-усилитель по схеме с общим эмиттером (предыдущая схема)

С₁ – для развязки источника сигнала со схемой усилителя

R_б – для задания начального положения рабочей точки, для термостабилизации

R_э – для термостабилизации

С_э – для исключения отриц. ОС по переменному сигналу

R_к – для снятия выходного сигнала, для обеспечения начальной рабочей точки на выходе

С₂ – для развязки по пост. сигналу м/у усилителем и нагрузкой

На СЧ:

R_вх=R_б||h_11э

R_вых=R_к

К=U_вых/U_вх=h_21э*(R_k||R_н)/h_11э Þ K=h_21э*(R_k||R_н)/(h_11э||R_б)

При R_н=0 (хол. ход)

К_хх=h_21э*R_k/h_11э

K_i=i_вых/i_вх=(h_21э*i_б*К_к)/(R_н+R_k)

i_вх*(R_б||h_11э)=i_б*h_11э Þ i_вх=i_б*(R_б+h_11э)/R_б

К_i=(h_21э*R_k*R_б*R_б)/((R_н+R_k)(R_б+h_11э))

K_р=К*К_i

i_вх i_б i_вых

U_вх

U_вых

На ВЧ:

R_вх и R_вых аналогично СЧ.

h₂₁=h_21эо/

­w Þ ¯К и ¯К_i (завал АХЧ на ВЧ)

Т.е. завал АХЧ на ВЧ обеспечивается частотными свойствами транзистора.

На НЧ:

учитывается емкость

i_б

h_11э*i_б

h_11э

Z_вх=Х_с1+R_б||(h_11э+(R_э||X_сэ)(h_21э+1))

Z_вых=R_k+X_c2

w®0 Þ Z_вх® ¥, Z_вых® ¥

U_вых=(h_21э*i_б*(R_k||(R_н+Х_с2))*R_н)/(R_н+Х_с2)=(h_21э*i_б*R_к*R_н)/(R_н+Х_с2+R_к)

i_вх=(i_б*(R_б+(h_11э+(h_21э+1)*(R_э||Х_сэ)))/R_б

U_вх=i_вх*Z_вх=i_б*(R_б+h_11э+(h_21э+1)*(R_э||Х_с2))*Z_вх)/R_б

К=U_вых/U_вх= h_21э*R_н*(R_k||(R_н+Х_с2))*R_б

(R_н+Х_с2)*(R_б+h_11э+(h_21э+1)*(R_э||Х_с2))*(Х_с1+R_б||(w))

Анализируем для каждой емкости (Х_с) отдельно

при Х_с1:

К=(h_21э*R_к||R_н*R_б)/((R_б+h_11эR)*(Х_с1+R_б||h_11э))

при w®0 Þ К®0

поэтому получаем «завал на НЧ»

при Х_с2:

К=(h_21э*R_н*(R_k||(R_н+Х_с2))*R_б)/((R_н+Х_с2)*(R_б+h_11э)*(R_б||h_11э))=(h_21э*R_н*R_k)/ ((R_н+R_н+ Х_с2)*h_11э)

w®0 Þ К®0

при Х_сэ:

К=(h_21э*R_к||R_н*R_б*R_н)/((R_н)*(R_б+h_11э+(h_21э+1)*(R_э||Х_с2))*(Х_с1+R_б||(w))

при w®0 Þ К¹0

появляется отрицательная ОС на переменном сигнале, которая уменьшает К по ср-ю со ф. част

Схема усилителя на биполярном транзисторе с общей базой

Необходимо использовать 2 источника, однако, в действительности, применяется схема на 1 источнике.

+ +

+ -

Е_к

R₁ R_k

C₂

C₁

R_н

e_c

C_б R₂ R_э

для переменного сигнала Х_сб=0

на СЧ:

i_э i_вых

h_21э*i_б

h_11б

е_с R_э R_k R_н

Схема изоморфна схеме с общим эмиттером

К=(h_21б*R_k||R_н)/(h_11б||R_э)

по аналогии с ОЭ

K_i<1

K_i=(h_21б*R_k*R_э)/((R_к+Rн)*(R_э+h_11б)) <1

R_k/((R_к+Rн)<1

R_э/(R_э+h_11б)<1

Схема с ОБ никогда не усиливает ток!!!

ОЭ

ОБ

w®0 Þ Х_с2®¥ Þ К®0

w®0 Þ Х_с1®¥ Þ К®0

Схема с общим коллектором

Е_к

R₁ R_k

С₁ C₂

R_н

e_c U_вых

R₂ R_э

На СЧ:

на перемен. сигнале

h_11э

U_вх

R_б

R_э R_н U_вых

Коллектор имеет постоян. потенц.

В этой схеме U_вых<U_вх Þ К<1

Эта схема никогда не усиливает напряжение

К=(U_вх*(R_э||R_н)*(h_21э+1))/((h_11э+(h_21э+1)*(R_э||R_н))*U_вх)= =((R_э||R_н)*(h_21э+1))/(h_11э+(h_21э+1)*(R_э||R_н))=1/(1+(h_11э/((R_э||R_н)*(h_21э+1))))

Þ К»1

Вх и Вых сигналы синфазны.

Схема носит название «эмиттерный повторитель»

R_вх=R_б||(h11э+(h_21э+1)*(R_э||R_н)) ~ 10*i кОм

0,3к 50 1к

1. большое входное R

2. малое выходное R

i_б

h_11э

i’_вых

R₁ R_б

U'_вых

i’э

i_вых=i_э+i_б+i_б*(b+1)

При U_вых=const и i_вых – увеличивается Þ R_вых уменьшается

R_вых~i...10i Ом

Используется как преобразователь сопротивления для согласования эл. цепей.

е_с=1 В

R_c R_c=0,9 кОм

R_н R_н=0,1 кОм R_c

OK R_н

e_c e_c к»1

U_вх=0,98 В R_вх=49 кОм R_вых=10 Ом

U_вых»0,9 В

Усилители на полевых транзисторах

Схема на транзисторе со встроенным каналом

Е_к

R_c

C₂

i_вх=0

R_c R_н U_вых

е_с

Простейшая схема

К_i=¥

I_c I_вх=0

R_c

0 U_зи=0

I_0c

U_0си Е_с U_си

К=U_вых/U_вх= (S* U_вх*(R_c||R_н))/ U_вх=S*(R_c||R_н)

R_вх=¥

R_вых=R_с

R_с

U_вх=¥

е_с R_с R_н

S*U_вх

Дата добавления: 2014-01-06