Фазы выходных напряжений по сравнению с входными

Особенности работы усилителей на низких и высоких частотах.

Расчет каскада по переменному току.

Лекция № 4.

Расчет с помощью физических эквивалентных схем.

Расчет по переменному току.

Расчет по постоянному току.

Лекция № 3

1) Расчет по постоянному току.

R_э

R₂

R_к

R₁

С_э

Рис.3.1

R-C-цепочка

I_ко

I_ко^* >> I_ко;

I_ко^* = (β+1) I_ко .

А

А

Рис.3.2

Рис.3.3

Сопротивления R₁ и R₂ – делители, обеспечивающие положительное смещение эмиттера на переходах.

I_ко^* - сквозной ток перехода;

Для схемы с общим эмиттером: I_к = β I_б + I_б^*, где β>>α.

β – коэффициент передачи базового тока;

β= α /(1-α);

∆I_к = ∆β I_б + ∆I_ко^*;

R_Э- элемент отрицательной обратной связи по постоянному току.

R-C-цепочка термостабилизации, осуществляет постоянную обратную связь, уменьшает уход I_к.

р.m.: I_кп,U_кэп;

I_бп=(I_кп-I_ко­^*)/ β;

U_эп=(0,1÷0,3)Е_к;

I_эп=(β+1) I_бп+ I_ко­^*;

R_Э= U_эп /I_эп.

Если задать режим на входе, то выбирается I_дел :

I_дел=(2÷5) I_бп;

U_бп= U_эп+ U_бэп;

R₂=U_бп/I_дел;

R₁= (Е_к –U_бп)/(I_дел+I_бп).

Рассчитываем основные параметры усилителя:

2) Расчет по переменному току.

Транзисторный каскад нужно представить в виде эквивалентной схеме (существуют несколько вариантов и параметров)

Биполярные транзисторы представляются Т-образной эквивалентной физической схемой.

Рис.3.4

Средние частоты:

На средних частотах емкости не влияют на сопротивление.

Рис.3.5

R₁//R₂ – делитель;

|^-_^-|- транзистор;

r_б- объемное сопротивление базы;

r_э- дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода;

r_э= ∆U_бэ/∆I_бэ;

r_э=γ_т/I_э, где γ_т-транзисторный ток =0,025 В;

r_к^*- дифференциальное сопротивление между выводами К-Э;

r_к^*<< диф. сопротивление К-го перехода;

r_к= ∆U_кб/∆I_к.

Рис.3.6

r_к большое => переход закрыт.

В схеме с ОЭ за счет того, что оба вывода подключены к эмиттеру:

r_к^*= ∆U_кэ/∆I_к= r_к/(β+1);

r_к^*<< r_к;

K_н, K_i, R_вых, R_вх – основные параметры усилителя.

R-C усилители:

Рис.4.1

1. R_вх=R₁ //R₂ //r_вх ;

r_вх - сопротивление транзистора;

r_к^* + R_к// R_н >> r_э;

U_бэ= I_б*r_б + I_э*r_э= I_б*r_б + (β+1)I_б*r_э;

r_вх = U_бэ\ I_б= r_б + (β+1)*r_э;

r_б =50 Ом;

r_э=15 Ом;

β+1=49.

В хороших условиях: входное сопротивление должно быть большое, а выходное – маленькое.

2. K_I=I_вых\I_вх;

I_б = I_вх* (R_вх\r_вх);

I_вых= I_к (r_k^*//R_k//R_н\R_н);

K_I=;

R_вх~r_вх;

K_I=.

3. К_н=U_вых\е_г=(I_вых*R_н)\е_г;

е_г=I_вх(R_г+R_вх)= * (r_k^*//R_k//R_н\R_н)*()= *.

4. R_вх= = (пренебрегаем большим).

5. К_р=К_I*К_н.

Коэффициент усиления по мощности. Схема с общим эмиттером имеет наибольший коэффициент усиления по мощности по сравнению с другими схемами.

В схеме с ОЭ фаза выходных напряжений отличается от фазы входных напряжений на 180⁰ на средних частотах.

Е=I_к*R_к+U _кэ

- Е_к

Рис.4.2

Рис.4.3

Область низких частот:

С_р1, С_р2, С_э - источники частотных искажений

Рис.4.4

М_н= М_В= - коэффициенты частотных искажений (комплексная величина);

С_р1 М_Ср1 Х_с=;

τ_{н ср1}=с_р1(R_вх+R_г);

|M_нcp1|=;

φ_нср1=arctg();

М_нΣ=М_ср1* М_ср2* М_срэ;

М_н = М_H1* М_H2*…*М_HN.

Область высоких частот:

Факторы, влияющие на характеристики условия: зависимость коэффициента β от частоты и наличие емкости коллекторного перехода (внутренние параметры самого транзистора)

Рис.4.5

С увеличением частоты время пролета носителей заряда в базе становиться сравнимый с периодом усиливаемой частоты, т.е. при высокой частоте не все носители заряда достигают коллекторного перехода.

Поэтому β при высокой частоте становиться все меньше и меньше.

Ċ_к=(β+1)С_к - барьерная емкость;

Обусловлена подвижными носителями зарядов на переходе.

На высокой частоте она шунтирует коллекторный переход.

Коэффициент частотных искажений на высоких частотах.

|'M_B|=;

τв = τ_β + τ_k постоянная времени;

τв=;

τ_к=с_к^*(r_k^*//R_H//R_k) постоянная времени выходной цепи;

φ_в= -arctg τ_B.

τ_B- влияет все меньше и меньше, благодаря современной технологии современного транзистора могут работать на частотах до сотни МГц.

Дата добавления: 2014-01-06