metod_15.03.02_tts_kr_2016 (Методические документы), страница 2

Третий параметр, который отсутствует на осях рассматриваемой характеристики, является величиной, для соответствующего значения которой строилась зависимость. Для входных характеристик, обычно, строятся две зависимости 1в((4а) для двух значений Укз (в основном это О и 5В), для выходных — зависимости 1к(Укз) для разных значений 1ьь различающихся на величину Ыь, которая имеется в справочных данных на транзистор.

Следует обратить особое внимание на то„что все параметры рассчитываются на линейных (или близким к линейным) участках входных и выходных характеристик транзистора. Расчет по входным характеристикам транзистора 1в в ЛСва а) Рис. 1.9. К расчету и — параметров транзистора а — й~ь б — й~ Расчет параметра 611 = — '" (рис. 1.9, а) производитанва !/~~а — сопм ся следующим образом: на одной из имеющихся входных характеристик (соответствующих выбранному напряжению на коллекторе— Ька = сопз1) выбирается линейный (или максимально близкий к не- 1.4. Расчет Ь вЂ” параметров му) участок и на нем две точки (точки 1 и 2 на рис. 1.9,а).

Разность напряжений базы, соответствующих этим точкам, даст нам Ь(4э = Увэ2 — Уьэ~„а разность соответвующих значений тока — изменение тока базы Ыь = 7ьз — 7ь!. При расчете параметра 612 = ~~~',"'" (рис. 1.9,6), мы выбира- ть сопи ем значение тока базы, для которого будем производить расчет (т.е. обеспечиваем выполнение условия 1ь = сопз1), и на двух кривых, построенных для разных значений напряжения коллектора, отмечаем соответствующие этому току точки (точки 3 и 4 на рис. 1.9„а). Разность напряжений Ььз, соответствующих этим точкам, дает изменение напряжения между базой и эмиттером: Ь()ьэ = с4з4 — !)ьзз.

Величина ЬУкз определяется как разность между напряжениями Укз, для которых строились входные характеристики (для характеристик, приведенных на рис 1.9,а Лакэ = 5 — 0 = 5В). Расчет по выходным характеристикам транзистора ,„в оп В Рис. 1.10. К расчету и-параметров транзистора а — Ьвь б — йвв Для расчета параметр Ьа1 = ~~" необходимо выбрать зна- ц,п-сопи чение Укэ и на кривых„соответствующим двум значениям тока базы, различающихся на ~Х)в отметить соответствующие точки (точки 1 и 2 на рис. 1.10, а).

Разность значений Ук, соответствующих этим точкам, даст нам значение Ь|к = 1ка — 7к1. Величина Ь1ь берется из с.правочника. При расчете параметра 6~а = ~~', выбирается одна из име- /ь — сопи ющихся характеристик 1ь- и на ней отмечаются две точки (точки 3 и 4 на рис. 1.10, б). Разность напряжений коллектора, соответствующих 1. Бисоллрвь~й траизистор 6д ~22 20...200 10 '...10 См 6ы 10' ...10 Ом ~12 2 10 ...2 10 этим точкам, даст нам ЬЬка = Укн4 — Указ, а разность соответвующих значений тока — изменение тока коллектора (Ык = 1к4 — 1кз). Типовые значения 6 — параметров для биполярных транзисторов находятся в следующих пределах 12~: Глава 2 Усилительной каскад с общим эмиттером (ОЭ) 2.1. Усилители Усилитель это устройство, преобразующее сигнал малой мощности в сигнал большей мощности за счет энергии источника питания.

Именно увеличение мощности выходного сигнала„по сравнению с.мощностью входного, является характерной особенностью усилителя и отличает его от других преобразующих устройств, в которых изменяется либо напряжение, либо электрический ток, а мощность остается постоянной (точнее уменьшается, т.к. КПД любого устройства меньше единицы). Примером такого устройства может служить повышающий трансформатор, преобразующий входное напряжение в более высокое выходное, при этом мощность выходного сигнала, за счет потерь, будет ниже, чем мощность входного.

Рис. 2.1. Ооой ценная структурная схема многокаскадного усилителя Применяемые на практике усилители являются достаточно сложными устройствами, которые содержат в себе несколько усилительных каскадов, обеспечивающих не только усиление входного сигнала, но и согласование с источником и нагрузкой. Усилительный каскад это минимальный функциональный блок, обеспечивающий усиление сигнала. Обычно в его состав входят один или несколько усилительных элементов 1злектронный прибор, обеспечивающий усиление сигнала — транзистор или электронная лампа), цепи обратной связи, элементы обеспечивающие режим по постоянному току, и т.

д. На рис. 2.) приведена обобщенная структурная схема многокас- 2. усалнгпельноа каскад с оба)и.и эмнгптсролг (ОЗ) кадного усилителя. В общем случае усилитель состоит из входного каскада (с коэффициентом усиления Квх)„одного или нескольких каскадов предварительного усиления (Кпу1... Кпуп), и выходного каскада (Квых). Основной задачей входного и выходного каскадов является согласование усилителя с источником сигнала и нагрузкой, обычно это делается с целью получения согласованного режима работы цепи'. Каскады предварительного усиления обеспечивают необходимый уровень усиления сигнала.

Если необходимый уровень выходного сигнала нельзя получить с помощью одного каскада, то ставят дополнительные, в количестве, обеспечивающем требуемый коэффициент усиления. Важнейшей величиной, характеризующей усилительный каскад, является коэффициент усиления, равный отношению уровня выходного сигнала к уровню входного. Различают три коэффициента усиления — коэффициент усиления по напряжению, току и мощности: ('вых ~вых живых живых~ 'вых ь= , Кр= — ь ! (~вх ' 1вх ' Рвх ~вх(~вх Исходя из определения усилителя (стр.

14) любой усилитель увеличивает мощность входного сигнала, и значит основным коэффициентом усиления должен быть коэффициент усиления по мощности, однако при проектировании усилителей акцент ставится на усиление одной из трех величин, поэтому различают усилители напряжения, тока и мощности.

Обычно информация в электронных устройствах передается путем изменения уровня напряжения, поэтому в литературе наиболее распостранен Кп, и, в ряде случаев, он принимается за определение коэффициента усиления вообще. При расчете коэффициента усиления многокаскадного усилителя соответствующие коэффициенты усиления каскадов перемножаются: Кп = Кц1 * Кп2 " .. " Кнн Помимо коэффициента усиления, в широко используются амплитудно-частотная (АЧХ) и амплитудная характеристики усилителя. Б согласованном режим работы выходное сопротивление источника сигнала равно входному сопротивлению нщ рузки (например выходное сопротивления источника сигнала и входное сопротивление входного каскада).

В этом случае обеспечивается максимальная мощность, но КПД будет равен 50%, поэтому согласованный режим, в основном, используется в маломощных радиоэлектронных цепях, работающих со слабыми сигналами. 2.1. Усилители Амплитудно — частотная характеристика 1'АЧХ) (рис. 2.2) показывает зависимость коэффициента усиления от частоты.

~п Квсв ~Г2 Рис. 2.2. Амплитудно — частотная характеристика усилителя Для анализа АЧХ усилителя наибольший интерес представляет участок, на котором коэффициент усиления практически не зависит от частоты и обозначается Кср. Этот участок ограничен в области низких частот нижней граничной частотой ~н„а в области высоких — верхней граничной частотой 1в (рис.

2.2). Значения 111 и ~в определяются величиной козффиииента частотных искажений, равного отношению коэффициента усиления на средней частоте (1Ср), к коэффициентУ Усиленил на нижней (~н) или веРхней (1в) частоте: ~(асср Лисг или Л = Кин Кив Обычно допустимые значения коэффициентов частотных искажений не превышают величину ъ'2. Частоты меньше ~н и выше 1в образуют области частотных искажений и не используются в работе усилителя. Полоса пропускания усилителя Ь~„характеризует диапазон частот, на котором коэффициент искажений М не превышает допустимые значения и равен разности между верхней и нижней частотами усилителя: В зависимости от величин ~н и 1в Усилители делЯтсЯ на: 1. Усилители медленно изменяющихся сигналов (или усилители постоянного тока, УПТ) — у них нижняя частота АЧХ мала и приближается к 0 ф~ -+ О) а верхняя частота может достигать 10з... 10" Гц. 2. Усолыаеланой каскад с оби~ил«амыатсрои (ОЗ) 2.

Усилители низкой частоты (УНЧ) — нижняя частота равна десяткам герц, верхняя достигает сотен килогерц (для усилителей звуковой частоты (УЗЧ) — ~в = 15... 20000Гц). 3. Усилители высокой частоты (УБЧ) — диапазон частот начинается от сотен килогерц и простирается до десятков и сотен мегагерц. 4. Широкополосные усилители (ШПУ) — усиливают частоты от десятков герц до сотен мегагерц (в основном применяются в импульсной технике). 5. Узкополосные или избирательные усилители — применяются для усиления сигналов в узком диапазоне частот (в идеале усиливается одна частота). Рис. 2.3.

Амплитудная характеристика усилителя 2.2. Усилительный каскад с ОЗ Усилительный каскад с общим эмиттером (рис. 2.4) является одним из самых распостраненных и применяется в каскадах предварительного усиления многокаскадных усилителях. Название схемы «с общим эммитером» означает„что вывод эмиттера является общим для входной и выходной цепи. Б этом случае Амалитудная характеристика усилителя (рис. 2.3) характеризует зависимость выходного напряже- В ния от входного на средних частотах. При отсутствии входного сигнала (Ьвх = О) на выходе имеется напряжение сУш, обусловленное вну- А тренними шумами усилителя.

Миниг- ш мальное входное напряжение долж- но быть не менее чем в 2... 3 раВх~пт ВХ~пах за больше уровня внутренних шумов (Ьвых(!4х .) > (2 ..3)Ьш) Прямолинейный участок АВ является рабочим. Участок ВС обусловлен нелинейностшо усилительных элементов при высоком уровне сигнала. Таким образом, при уровне входного сигнала меньше сувх „,мы не сможем отличить полезный сигнал от помех, а в случае Увх > ('вх „, выходной сигнал будет иметь нелинейные искажения. 2.2. Усалательньш каскад с 03 Рис. 2.4. Усилительной каскад с общим эмиттером или Это выражение получено на основе 11 закона Кирхгофа (рис.

2.4) и из него хорошо видна роль резистора ттк— фактически он определяет характер изменения выходного сигнала, а при его отсутствие (Як = О), напряжение на выходе усилителя будет определятся исключительно источником питания: При (ттк ~с О), падение напряжения на Лк будет зависеть от величины тока коллектора Ук, связанного с величиной тока базы коэф- вывод эмиттера называется общим (обозначается знаком «1», также используется термин «земля»), а все потенциалы измеряются относительно него. Усилительный каскад с общим эмиттером работает следующим образом: 1.