Электроника_Книга (Электроника), страница 10

На семействе выходных СХ по методике, изложенной в п. 4.1.2,строим выходную ДХ (линия АВ на рисунке 4.7, б).2. По методике, изложенной в п. 4.1.3, строим входную ДХ (линияОF на рисунке 4.7, а), либо используем одну из входных СХ.3. Суммарный входной ток, который будет поступать на базу транзистора, (i′ВХ на рисунке 4.5) будет состоять из двух токов – постоянного смещения ICM и переменного входного iВХ (4.3):i 'ВХ = I CM + iВХ =E CM+ I ВХ МАХ ⋅ sin θ. .RCM65(4.4)Таким образом, это будет синусоида с амплитудой IВХ МАХ, поднятая над осью абсцисс на величину ЕСМ/RСМ. Построим по выражению(4.4) диаграмму i′ВХ на рисунке 4.8, а.абРисунок 4.7 – Входная динамическая (а) и выходные статическиеи динамические характеристики (б) транзистора в схеме по рисунку 4.54.

Пользуясь диаграммой i′ВХ и при помощи входной ДХ (линия ОFна рисунке 4.7, а), строим диаграмму суммарного входного напряжения u′ВХ, которое прикладывается между эмиттером и базой транзистора (рисунок 4.5), следующим образом:1) по диаграмме i′ВХ (рисунок 4.8, а) определяем численное значение суммарного входного тока в момент θ = 0; допустим, что в этотмомент i′ВХ = IВХ c;2) на оси IВХ входной ДХ (рисунок 4,7, а) находим численное значение тока IВХ c и из нее проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с входной ДХ – т. с; эта точка будет являться рабочей точкой транзистора в этой схеме на входной ДХ в моментθ = 0;3) проецируя т.

с на ось абсцисс, получим численное значениесуммарного входного напряжения в момент θ = 0 – u′ВХ = UВХ c;4) на диаграмме u′ВХ (рисунок 4.8, б) в момент θ = 0 по оси ординатоткладываем полученное численное значение u′ВХ = UВХ c;5) аналогичным образом определяем численные значения u′ВХв остальные моменты θ = π/6 … 2π.665. Пользуясь диа- аграммой i′ВХ и при помощи выходной ДХ (линияАВ на рисунке 4.7, б),строим диаграммы суммарных значений выход- бного тока i′ВЫХ, которыйпротекает в коллекторной цепи (рисунок 4.5),и выходного напряжения u′ВЫХ, которое возникает между эмиттером и вколлектором транзистора (рисунок 4.5), следующим образом:1) по диаграмме i′ВХ(рисунок 4.8, а) определяем численное значение суммарного входного гтока в момент θ = π/2; допустим, что в этот моментi′ВХ = IВХ е;2) в семействе выходных СХ (рисунок 4.7, б)находим характеристику,снятую при IВХ = IВХ е;3) точка пересеченияэтой выходной СХ с выРисунок 4.8 – Временные диаграммыходной ДХ (линия АВ на суммарных значений входного тока i' (а),ВХрисунке 4.7, б) даст нам входного напряжения u' (б), выходноготокаВХт.

е, которая будет явi'ВЫХ (в) и выходного напряжения u'ВЫХ (г)ляться рабочей точкойусилителя по схеме рисунка 4.5транзистора в этой схеме на выходной ДХ в момент θ = π/2;4) проецируя т. е на ось ординат, получим численное значениесуммарного выходного тока в момент θ = π/2 – i′ВЫХ = IВЫХ е;5) на диаграмме i′ВЫХ (рисунок 4.8, в) в момент θ = π/2 по оси ординат откладываем полученное численное значение i′ВЫХ = IВЫХ е;6) проецируя т.

е на ось абсцисс, получим численное значение суммарного выходного напряжения в момент θ = π/2 – u′ВЫХ = UВЫХ е;677) на диаграмме u′ВЫХ (рисунок 4.8, г) в момент θ = π/2 по оси ординат откладываем полученное численное значение u′ВЫХ = UВЫХ c;8) аналогичным образом определяем численные значения i′ВЫХи u′ВЫХ в остальные моменты θ = 0 … 2π.Из рисунка 4.8 видно, что суммарные значения токов и напряжений содержат как переменную, так и постоянную составляющие.Рассмотрим, для чего нам нужна постоянная составляющая вовходных сигналах. Исходной рабочей точкой называется рабочая точка транзистора, когда входной ток iВХ (4.3) равен нулю. В рассмотренном выше случае (рисунок 4.7) эта точка находится в т. с. Еслибы исходная рабочая точка находилась ниже т. с, например, в т.

а, тоуменьшение входного тока привело бы к значительному искажениюостальных сигналов по причине нелинейности нижней части входной ДХ (рисунок 4.7, а) и из за того, что транзистор при этом работалбы в области отсечки (рисунок 4.7, б и 4.4). Если бы исходная рабочаяточка находилась выше т. с, например, в т. е, то увеличение входноготока также привело к искажениям остальных сигналов из за того, чтотранзистор при этом работал бы в области насыщения (рисунок 4.7,б и 4.4). Поэтому в суммарных входных сигналах обязательно должна присутствовать постоянная составляющая, причем определеннойвеличины, для вывода исходной рабочей точки в середину линейного участка входной ДХ (т. с на рисунке 4.7, а).В выходных сигналах постоянная составляющая не нужна.

Поэтому прежде чем подать сигнал на нагрузку (динамик на рисунке 4.5),необходимо выделить переменную составляющую тока iВЫХ и напряжения uВЫХ (рисунок 4.5). Для этой цели используются разделительные конденсаторы СР2 (рисунки 4.5 и 4.6, а), а также трансформаторы (рисунок 4.6, б).4.2.3 Динамические параметры усилительного режимаВ подразделе 3.6 были рассмотрены статические параметры транзистора, которыми он обладает независимо от того, в какой схеме работает. К ним относятся:1) h11 – входное сопротивление;2) 1/h12 –коэффициент усиления по напряжению;3) h21 – коэффициент усиления по току;4) 1/h22 –выходное сопротивление.Эти величины являются наибольшими, которые можно получитьот данного транзистора, при работе его в схеме при величине сопротивления нагрузки, равной нулю.68При включении транзистора в схему с ненулевой нагрузкой этипараметры уменьшаются в зависимости от величины нагрузки.Усилительные свойства схемы, в которой работает транзисторв динамическом режиме, оцениваются динамическими коэффициентами усиления по току, напряжению и мощности:kI =I ВЫХ МAXI ВХ МAXkU =;U ВЫХ МAXU ВХ МAXkP = kI ⋅ kU .;Величины IВХ МАХ, IВЫХ МАХ, UВХ МАХ, UВЫХ МАХ можно получить из диаграмм токов и напряжений (рисунок 4.8).

Если положительная амплитуда какого-либо сигнала не равна его отрицательной амплитуде, то для расчета принимается их среднее значение.Кроме коэффициентов усиления для динамического режимаопределяют также динамические входное и выходное сопротивления схемы усилителя:RВХ =U ВХ МАХI ВХ МАХRВЫХ =;U ВЫХ МАХI ВЫХ МАХ.4.2.4 Схемы смещения рабочей точки транзистораКак уже указывалось выше, для усиления входного сигнала безискажения необходимо, чтобы колебания тока iВХ = IВХ МАХ sinΘ размещались на линейном участке входной ДХ (участок а – е на рисунке 4.7, а).

Это достигается смещением исходной рабочей в середину участка а – е (т. с на рисунке 4.7, а). Для этого необходимо, чтобычерез переход эмиттер-база постоянно протекал ток смещения IСМ.Рассмотрим три варианта схем смещения рабочей точки.1. Схема смещения с отдельным источником (рисунок 4.5). Токсмещения в этой схеме создается источником ЕСМ и определяетсявыражениемI CM =E CM.RCM2. Схема смещения фиксированным током (рисунок 4.9). В данной схеме в качестве источника смещения используется ЕК, а ток смещения определяется по формулеI CM =EК.RCM69Рисунок 4.9 – Схема смещения фиксированным током3. Схема смещения фиксированным напряжением (рисунок 4.10).В данной схеме в качестве источника смещения также используется ЕК, под действием которого по цепи: «+» ЕК, R2, R1, «–»ЕК потечетток делителя напряжения IД.

Этот ток создает на R2 падение напряжения, которое, прикладываясь к переходу эмиттер–база jЭ, создаетток IСМ, который, в свою очередь, сместит рабочую точку транзистора на линейный участок.Параметры схемы определяются из следующих условий:IД=(1,5 … 2,0)·IСМ;IД =EК;R1 + R2I СМ =U СМ = I Д ⋅ R2 =ЕК⋅ R2 ;R1 + R2U СМЕ К ⋅ R2=.R2 + R3 (R1 + R2 )(R2 + R3 )70Рисунок 4.10 – Схема смещения фиксированным напряжением4.3 Вопросы для самоконтроля1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.Отличия динамического режима от статического.Принципиальная схема динамического режима.Вывод уравнения выходной динамической характеристики.Построение выходной динамической характеристики.Построение входной динамической характеристики.Области работы транзистора в динамическом режиме.

Устройства, в которых транзистор работает в этих областях.Принципиальная схема усилителя звуковой частоты.Назначение элементов в схеме усилителя.Графическое построение кривых мгновенных значений токов инапряжения.9.1. Входного тока iВХ.9.2. Входного напряжения uВХ.9.3. Выходного тока iВЫХ.9.4. Выходного напряжения uВЫХ.Определение динамических параметров по кривым токов и напряжений.10.1. Коэффициента усиления по току ki.10.2.

Коэффициента усиления по напряжению ku.7110.3. Коэффициента усиления по мощности kр.10.4. Входного сопротивления RВХ.10.5. Выходного сопротивления RВЫХ.11. Схема смещения рабочей точки транзистора отдельным источником напряжения.12. Схема смещения рабочей точки транзистора фиксированным током.13. Схема смещения рабочей точки транзистора делителем напряжения.725 КЛЮЧЕВОЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА5.1 Понятие ключевого режима (КР)Ключевым называется такой режим работы, при котором транзистор может находиться в двух устойчивых состояниях:1) закрытом (рисунок 5.1, а), то есть когда на переход эмиттер–база (jЭ) подано обратное смещение, транзистор работает в областиотсечки (область I на рисунке 4.4), и его сопротивление в направлении эмиттер–база–коллектор (Э–Б–К) практически равно бесконечности;2) открытом (рисунок 5.1, б), то есть когда на переход jЭ поданопрямое смещение, по нему протекает ток базы насыщения IБ = IБ НАС,который переводит транзистор в область насыщения (область II нарисунке 4.4), и его сопротивление в направлении Э–Б–К практически равно нулю.Механическим аналогом транзистора при работе его в КР является ключ.