М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Таким образом, несмотря на некоторые изменения напряжения покоя на эмиттере из-за изменений Ь транзистор никогда не сможет войти в режим отсечки или насыщения, и схема всегда будет оставаться в рабочем состоянии, хотя применение отдельных экземпляров транзисторов с очень большими или очень малыми коэффициентами усиления будет ограничивать возможные колебания выходного напряжения в положительную или в отрицательную сторону. 5.12.2 Переменные сигналы в эмиттерном повторителе Чтобы посмотреть, что происходит с переменными сигналами, перерисуем схему, оставив только те элементы, которые существенны с точки зрения переменных сигналов.

Такая схема для переменных сигналов приведена на рис. 5 14. Резистор смешения показан пунктиром: мы учтем его влияние после того, как будет прослежено прохождение сигнала через транзистор. Соединение межлу шиной питания )г и землей указывает, что по отношению к переменному сигналу источник питания ведет себя как короткое замыкание. Ко входу эмиттерного повторителя подключен генератор с э.д.с. холостого хода е и внутренним (выходным) сопротивлением й,; напряжение сигнала, фактически действующее на входе, пусть равно г . Этот сигнал вызывает переменные токи в базе (1,), в эмиттере (1,) и в коллекторе (1,). Напряжение выходного сигнала г, развивается на нагрузке Яс. Эти переменные напряжения и токи обычно обозначаются маленькими буквами г и (в отличие от постоянных напряжений и токов, обозначаемых большими буквами ) и1.

Линейные схемы обладают тем ценным свойством, что переменные сигналы можно рассматривать независимо от установившихся постоянных напряжений и токов в схеме; это — частный случай использования принципа суперпозиции, применимого только к линейным системам. Имеется важное различие между эмиттерным повторителем и схемой с общим эмиттером.

В то время как в схеме с общим эмиттером вход и выход разделены смещенным в обратном направлении переходом коллектор-база, 104 Согласование сопротивлений Г ! ! 1 ! л ! ! ! с ! ! ! Нетвчнн» еиГИОчв Рнс. 5.! 4. Схема змнттерного повторителя с точки зрения переменного сигна- ла. (По сопротивлению г, течет змнттерныа ток. — Прим. перев.) в эмитгерном повторителе вход соединен с выходом, смешенным в прямом направлении переходом база-эмиттер. Как будет показано в следуюшей главе (см.

параграф 6.2), этот переход обладает малым сопротивлением г, и реальное значение г, равно: г„= — Ом, 25 [(6.6)) ~Е Яь Аг = )Гг +г, В данном примере Яг = 5 кОм и г, = 25 Ом, поэтому (5.18) 5000 5000+ 25 Поскольку коэффициент усиления так близок к единице, напряжение на эмиттере, действительно, почти точно ловлторяепт напряжение на базе, откуда и происходит название этой схемы, где 1 — постоянный ток эмитгера в миллиамперах.

Если ток эмиттера равен 1 мА, как это имеет место в рассматриваемом нами примере, то г, равно 25 Ом, так что вход по сушеству соединен с выходом сопротивлением, которое мало по сравнению с эмиттерной нагрузкой Яс Из схемы на рис. 5.14 можно видеть, что г, и )(г образуют для сигнала делитель напряжения, так что коэффициент усиления напряжения А„всегда оказывается немного меньшим единицы: Эмиттерный повторитель 105 5.123 Входное сопротивление эмиттерного повторителя Рассмотрение переменных токов и напряжений в схеме на рис. 5.14 дает нам возможность вычислить входное сопротивление эмиттерного повторителя.

Если пренебречь паразитными емкостями (это разумное приближение, за исключением очень высоких частот), то входной и выходной импедансы оказываются чисто резистивными. иы Входное сопротивление равно Яв =— "ь Теперь ь, =Ь|„1ь, где Ь вЂ” коэффициент усиления тока транзистора по отношению к (мал лым) переменным сигналам. Ток эмиттера равен ~а (ь (ь ()л 1)' Следовательно, ье 'ь = ЬВ +1 и Вм = — "" (В,„+1) Но коэффициент усиления примерно равен единице, то есть (5.19) поэтому Вм =""'(В„+1) 1„ Лалее, (5.20) я — = Яь, ьг откуда В„= Я (Ь + 1).

Поскольку Ь» 1, получаем (5.21) (5.22) Я,„ыЯ Ь Таким образом, входное сопротивление эмиттерного повторителя равно сопротивлению эмитгерной нагрузки, умноженному на коэффициент усиления тока транзистора. Важно отметить, что в случае, когда выход эмиттерного повторителя 106 Согласование сопротивлений нагружен другой схемой, нагрузкой в эмиттере является параллельное соединение В, и внешнего сопротивления. Поэтому изменение в нагрузке эмиттерного повторителя приводит к соответствующему изменению его входного сопротивления. До сих пор мы пренебрегали влиянием резистора смешения Ял на входное сопротивление.

Резистор Вл включен между входом эмиттерного повторителя и шиной питания и, то есть, по существу, параллельно входу, поскольку для переменных сигналов шина питания эквивалентна земле. Следовательно, на самом деле входное сопротивление эмиттерного повторителя равно сопротивлению параллельно включенных Я,Ьл и Я ВВВ! Вд (5.23) Вв + В, В „ 5. 124 Выходное сопротивление эмиттерного повторителя Чтобы найти выходное сопротивление У.„эмиттерного повторителя, можно воспользоваться самым общим методом его определения, обсуждавшимся ранее: э.д.с. холостого хода г,— [(5.3)] ток короткого замыкания Э.д.с. холостого хода — это напряжение 1,„„которое, как было показано, приближенно равно ты Обращаясь снова к рис.

5.14, видим также, что г„, = е, где е — напряжение холостого хода генератора. Следовательно, 1... = г . Эмиттерный ток короткого замыкания будет определяться током в цепи базы, причем сопротивлением р-п перехода в транзисторе будем пренебрегать. Замыкая В, накоротко по переменному сигналу, получаем для тока базы: 1„„, = е/Я, .

Значит, эмитгерный ток короткого замыкания равен ~е(сс) т'й + 1) Вй' Далее, е у ом ~е(м) Подставляя ~'„т, получим: с (5.24) Вй Таким образом, эмитгерный повторитель уменьшает выходное сопротивление генератора в число раз, равное коэффициенту усиления тока транзистора.

Если выходное сопротивление генератора очень велико (сравнимо с Я Вл), то сопротивление Я, должно быть учтено, как включенное параллельно найденному выходному сопротивлению эмиттерного повторителя. Если Эмиттерный новторитель 107 сопротивление источника сигнала на входе эмиттерного повторителя пренебрежимо мало (Я, = О), то выходное сопротивление равно эквивалентному сопротивлению г перехода база-эмиттер.

5. 125 Схема Дарлингтона Если требуется преобразовать сопротивление в большей степени, чем это достижимо на одном транзисторе, то можно воспользоваться схемой Дарлингтона на двух транзисторах, в которой эмитгерный ток первого транзистора образует базовый ток второго транзистора. Таким образом, коэффициент усиления тока у этой пары равен произведению коэффициентов усиления тока каждого из этих двух транзисторов в отдельности.

Схема Дарлингтона представлена на рис. 5.15. В зависимости от включенной на выходе нагрузки входное сопротивление может доходить до 10 МОм. По тому же принципу, что и в схеме Дарлингтона, можно включить друг за другом большее число транзисторов, но, к сожалению, по отношению к общему коэффициенту усиления тока действует закон «убывающей прибылиее первый транзистор, как правило, работает при столь малом коллекторном токе, что его коэффициент усиления тока резко падает и применение этого транзистора становится неэффективным. Однако в случае, когда оконечный транзистор является мощным и с его помощью осуществляется управление током в несколько ампер, может оказаться выгодным включение до четырех транзисторов по принципу схемы Дарлингтона.

ав Рис. 5.15. Схема Дарлингтона дает увеличение коэффициента усиления тока и имеет большое входное сопротивление. 108 Согласование сопротивлений 5.12 б Улучшенная стабильность по постоянному току Несмотря на то, что единственный резистор смешения в базе обеспечивает требуемое во многих приложениях регулирование режима по постоянному току, можно все же получить улучшенную стабильность, применяя делитель напряжения лля задания потенциала базы (рис. 5.16).

Резисторы с сопротивлениями 10 кОм и 12 кОм поддерживают потенциал базы относительно земли чуть ббльшим, чем )г /2; в результате напряжение на эмиттере устанавливается равным ~' /2, — за вычетом 0,6 В, падаюших на переходе база-эмиттер. аа Рис, 5.16. Эмитгерный повторитель с делителем напряжения в базе пля стабипизапии по постоянному току. Главный недостаток такого достижения стабильности заключается в том, что лелитель напряжения в базе шунтирует вход и уменьшает входное сопротивление до значений порядка 5 кОм.

Это препятствие можно преодолеть путем введения следящей обратной связи (рис. 5.17). Такая связь является частным случаем положительной обратной связи, за счет которой сопротивление резистора по отношению к переменным сигналам значительно возрастает. В схеме на рис. 5.17 потенциал базы по постоянному току определяется величинами Я, и Яз точно так же, как в схеме на рис. 5.16, Однако с помошью конденсатора С в цепи следяшей обратной связи выходной сигнал подается обратно в точку соединения резисторов А, заставляя напряжение в этой точке колебаться вверх и вниз в фазе со входным сигналом.

Характеристики

Список файлов книги