WordPress database error: [Table './meandr_base/anzpz_usermeta' is marked as crashed and last (automatic?) repair failed]
SELECT user_id, meta_key, meta_value FROM anzpz_usermeta WHERE user_id IN (1) ORDER BY umeta_id ASC

0

Усилительный каскад на биполярном транзисторе. Расчёты основных параметров

Усилительный каскад должен содержать транзистор, источник электри­ческой энергии и вспомогательные элементы. Во входную цепь включа­ется источник сигнала, а в выходную – нагрузка. В дальнейшем будем описывать источник сигнала в виде генератора с напряжением er и внут­ренним сопротивлением Rr, а нагрузку – резистором Rn .

4ыввирп

На рис. 4.16 приведена схема усилительного каскада с ОЭ.

Полярность источника питания EK обеспечивает работу транзистора в активном режиме. Резисторы RB и RK задают требуемые постоянные со­ставляющие токов в цепях транзистора и постоянные напряжения на его электродах – рабочую точку транзистора. От выбора рабочей точки зави­сит усиление каскада, КПД, искажения сигнала. Для того, чтобы источник сигнала и нагрузка не влияли на режим работы транзистора по постоян­ному току, включены разделительные конденсаторы C1 y C2, имеющие в рабочем диапазоне частот малые сопротивления.

В рассматриваемой схеме постоянные составляющие токов и напряже­ний определяются следующими выражениями:

формБудем считать, что источник сигнала по отношению к транзистору яв­ляется генератором тока yoГ ≈yoTmsinωt, donde yoTm= ETm/ RT. Тогда полный вход­ной ток транзистора можно определить:

MeB = MeB(0) + yoTmsinωt. (4.13)

Сопротивление нагрузки – RH>> RK.

Для описания работы транзистора воспользуемся семейством выход­ных характеристик (рис. 4.17) yoK= F(yoБ,enкэ).

фыывампи4Рис. 4.17

Учитывая, что характеристика резистора RK подчиняется закону Ома, получим yoK= (Ea -uКЭ)/RK где (Ea -uКЭ) – падение напряжения на резисторе RK. Это уравнение называется уравнением нагрузочной линии. Её график имеет вид прямой линии, проходящей через точку EK на оси абсцисс и че­рез точку EK/RK на оси ординат.

Поскольку через транзистор и RKпротекает один и тот же ток iK, то его величина и напряжение UКЭ могут быть найдены путем решения системы уравнений:

419

(4.14)

Эта система уравнений может быть решена графически, путём нахож­дения точек пересечения нагрузочной линии с графиками выходных харак­теристик транзистора.

Для определения параметров режима по постоянному току примем er= 0. Тогда значения постоянной составляющей тока коллектора Ik(0) и на­пря­же­ния UКЭ(0) определяются пересечением нагрузочной линии и стати­стической характеристики транзистора, снятой при iB = IB(0) – точка А (рис. 4.17).

При подаче на вход каскада напряжения er ток базы будет изменяться относительно IB(0) по синусоидальному закону с амплитудой IBm=EГm /RT и рабочая точка будет перемещаться по нагрузочной линии между точками B и С. Соответственно будет изменяться ток коллектора с амплитудой IKm около значения IK(0) и напряжение на коллекторе с амплитудой UKm около значения UКЭ(0). При этом ток коллектора iK будет находиться в фазе с то­ком базы iB, а выходное напряжение UКЭ в противофазе (увеличению тока базы соответствует увеличение тока коллектора и уменьшение напряже­ния на коллекторе (рис. 4.17).

Для определения входного напряжения UБЭ необходимо воспользо­ваться входной характеристикой транзистора IB = f(UБЭ) при UКЭ = UK(0), при­веденной на рис. 4.18.

4.18

Постоянному току IB(0) соответствует постоянное напряжение UB(0). При изменении тока базы с амплитудой IBm входное напряжение изменя­ется с амплитудой UBm. Обратим внимание на то, что выходное напряже­ние в данном каскаде (ОЭ) противофазно входному.

Определив с помощью графических построений амплитуды входных и выходных сигналов,

EnВХ.m= EnBm, MeВХ.m= MeBm, EnВЫХ.m= EnKm, MeВЫХ.m= MeKm,

можно рассчитать основные параметры усилительного каскада:

ф4где Uвых.mХ.Х – выходное напряжение при RN→∞; Iвых.mХ.Х – выходной ток при RN = 0; η=PO/P0 – коэффициент полезного действия, где P0 = IK(0)EK – потреб­ляемая от источника питания мощность.

Параметры усилительного каскада можно рассчитать и с помощью схемы замещения транзистора.

Для примера проведем расчёт усилительного каскада (рис. 4.16).

Составим малосигнальную эквивалентную схему, соответствующую схеме рис. 4.16.

Для этого заменим транзистор малосигнальной схемой замещения.

Для простоты примем, что сопротивления разделительных конденсато­ров в рабочем диапазоне частот близки к нулю, а сопротивления RB и RK велики (RB >> h11ЭRK>> RH). Тогда схема упрощается и приобретает вид рис. 4.19.

Для токов и напряжений транзистора запишем 4.19

EnBm= h11ЭMeBm+ h12ЭEnKm,

MeKm= h21ЭMeBm+ h22ЭEnKm. (4.15)

Добавим два уравнения, описывающие источник сигнала и нагрузку:

ETm= EnBm+ MeBmRT,

EnKm= – RHMeKm. (4.16)

Из системы уравнений (4.15) и (4.16) можно получить все расчётные формулы:

ф5где Δh=h22Эh11Э-h12Эh21Э– определитель матрицы h-параметров.

Отметим, что для схемы ОЭ hRH<< h11Э, h << h22ЭRT y h11Э << RT.

Достоинство полученных с помощью схемы замещения соотношений (4.17) в том, что они применимы для любой схемы включения транзи­стора (ОБ, ОЭ,ОК).

Источник:В.А. Нахалов,Электронные твердотельные приборы

administración

Deja una Respuesta

Your email address will not be published. Required fields are marked *