Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Усиленное переменное напряжение, выделяемое на коллекторе транзистора РТ, подводится к внешней нагрузке с сопротивлением Р„через разделит~льный конденсатор Ся,. Этот конденсатор служит для разделения выходной коллекторной пепи от внешней нагрузки по постоянной составляющей коллекторного тока Г~,.
Значения Тк„и других постоянных составляющих тока и напряжений в цепях транзистора зависят ог начального режима работы (начального положения рабочей точки), задаваемого при отсутствии сигнала. Рабочей точкой транзистора называют точку пересечения динамической характеристик (нагрузочной прямой) с одной из статических вольт-амперных характеристик. Это положение определяется на характеристиках совокупностью постоянных составляющих токов и напряжений в выходной 1х,, Ь"„зя и входной!„, (т,, цепях. Работа усилительного каскада поясняется рис.11.б, Процесс усиления сигнала можно отразить следующей взаимосвязью электрических величин: ~~вг Ь~я„+~к +~~сРк я(~~кэ Еллг ~к Ю ~~яых Рисунок показывает, что напряжение входного сигнала с амплитудой П У„синфазно изменяет величину тока базы. Эти изменения базового тока вызывают в коллекторной цепи пропорциональные изменения тока коллектора и напряжения на коллекторе, причем амплитуда коллекторного напряжения оказывается значительно больше амплитуды напряжения на базе, ьв Рис.11.б.
Графическая иллюстрация работы усилительного каскада на транзисторе с ОЭ 132 :;;цйпряжеиия сигнала на входе и выходе каскада сдвинуты между собой по фчаве на 180, те. находятся в противофазе При работе транзистора в активном (усилительном) режиме рабочая точ::::,:ки'-должна находиться примерно посредине отрезка АВ нагрузочной прямой. .::Предельные изменения входного тока базы должны быть такими, чтобы ра:.:.:-бочая точка не выходила за пределы отрезка АВ, На рис.11.7 показаны временные диаграммы работы транзисторного кас'--;када прн правильном выборе точки покоя и величины входного сигнала.
Очень важно обеспечить правильно не только величину входного сигна- -.'-ля, но и ток покоя, При малом начальном токе покоя при минимальном сиг.,' нале транзистор не откроется и будет находиться в режиме отсечки, при боль.,:.'гсвом' смегленни и высоком уровне сигнала он может попасть в насышение. Рис.11.7.
Временные диаграммы работы транзисторного усилителя в схеме с ОЭ 133 Рис. 11.8. показывает напряжение на коллекторе транзистора: а — при недо- статочном токе смещении; б-при избыточном токе смещения; в — при чрез- мерном входном сигнале. тт.. Епит ~~тсэо 1-тттэ Ептзт Окэа Епттт т ткзл в) Рис. 11.8. Временные диаграммы коллекторного напряжения при неправильных режимах Начальное положение рабочей точки обеспечивается делителем напряжения, состоящим из резисторов Я,и Лн значения сопротивлений которых определяют из соотношений: (11.
8) (11.9) А, = (е — т'ю,— у, ) т(тл+ т„~; 134 где т = (2...5) у», — ток в цепи делителя. При обеспечении режима работы транзистора необходимо осуществить температурную стабилизацию положения рабочей точки (уменьшить влияние температуры на начальное положение рабочей точки). С этой целью в эмиттерную цепь введен резистор Л, на котором создается напряжение ООС по постоянному току У,, ООС в данной схеме действует следующим образом: при изменении, .;:::Н' 'Прннер, температуры транзистора увеличиваегся ток коллектора. Это вызы- ::',::~,соответствующее увеличение тока эмиттера и падения напряжения на «зим, Следовательно, напряжение с'к = У - У, которое является управляю .-,-: Шпигм для транзистора, уменьшается, транзистор подзапирается, ток коллек;.;.гера уменьшается и возвращается в заданный режим.
Введение ООС уменьшает коэффициент усиления схемы. Для того, что.-': -'бы обратная связь действовала только по постоянному току и для устранения <®С по переменному току резистор Я шунтируют конденсатором С, сопротивление которого на частоте усиливаемого сигнала должно быть незначительным При анализе схемы можно считать, что ООС по переменному току отсут".-', ствует. В таком случае коэффициент усиления каскада по току К,=РЯ,У!91, -Я„). (11.10) : '') ", . Это означает, что усиление транзисторного каскада по току определяется ':-; -Коэффициентом усиления транзистора по току Ь1, сопротивлениями коллектора н нагрузки АЧХ и ФЧХ усилителя аналогичны типовым характеристикам усилите-' '-';:.лей низкой частоты. Спад АЧХ в области низких частот обусловлен уменьшенно:...:-:,мнем коэффициента усиления усилителя за счет увеличения реактивного сойротивления емкостей С и С,, Ст Спад Л"1Х в области высоких частот обус :,:-:лоялен ограниченными частотными свойствами транзистора, в частности, наличием паразитных емкостей.
11.3. Классы усилении транзисторных усилительных каскадов В зависимости от значения и знака напряжения смещения 1,'~, и напряжения сигнала У в схеме транзисторного каскада, приведенного парис. !1.5, ''-'::-; возможно несколько принципиально различных режимов его работы, называемых классами усиления. Различают следующие режимы работы: А, В, С, Р, Е; промежуточные режимы АВ, ЛР, ВР Режимы работы в зависимости от начального положения рабочей точки показаны на рис. 11.9 Режим А — это режим работы транзистора, при котором ток в выходной цепи 1 протекает в течение всего периода входного сигнала (рис. 1!.!О) Йоложение рабочей точки выбирают так, чтобы она находилась в пределах ртрезка АВ нагрузочной прямой (рис.11.6), только в линейном (активном) Режиме работы транзистора 135 Рис.
! 1.9, Связь режимов усиления и точки покоя транзистора /о ~онв гов в) 1 ! ! г) Рис. 11.1О. Изменение токов транзистора в зависимости от входного сигнала а — входной сигнал усилителя; 6 — режим А; в — режим В и АВ; г — режим С 136 -,,',:.,::.;Преимуществом режима А является то, что в нем возникают малые нели: !!ейные искажения. Однако КПД каскада л = Р УР, (Р— выходная мипщость, ;:р:"полная мощность, потребляемая каскадом) низкий — менее 0,5. Режим А )яонгоз!ьауют в каскадах предварительного усиления, а также в маломощных .
ввгхогдных каскадах. ,::- . режим  — это режим работы транзистора, при котором ток через него ":~(!~отекает в течение половины периода вхолного сигнала. Из-за нелинейнос'тизиачального уЧастка вхоДной Характеристика транзистора выходной сиг'ал)ниьтеет значительные нелинейные искажения. Режим В обычно использу',н)та;двухтактньгх каскадах, имеющих высокий КПД, Искажения, присущие "ядассу В для двухтактпого каскада (рис. !1.17), называются переходные ис:.щиення (ступенька) (рис. 11.11, а). лвк 1 /К2 б) ,:: ., Рис: 11.11. Диаграммы работа транзистора; а) — класс В; б) — класс АВ 137 Режим АВ. Чтобы исключить переходные искажения выходного сигнала, применяют режим класса АВ, когда на базу транзистора подается небольшое напряжение смешения С~„, при котором рабочая точка занимает начальное положение в нелинейной области входных характеристик, но через транзисторы в отсутствие входного сигнала протекает небольшой токТ (рис.11.9).
м При этом КПД схемы практически не изменяется, но переходные искажения уменьшаются в несколько раз (рис.11.11, б). Режим С. Если подается напряжение смещения, запирающее транзистор, то такой режим называется режимом класса С, Усиливаются фактически только цмакушкии входной синусоиды. Нелинейные искажения выше, а КПД больше, чем в режиме класса В. Режим класса С применяется в основном в схемах резонансных усилителей, где нелинейные искаження, возникающие в резулы ате отсечки тока, устраняются резонансным нагрузочным контуром, настроенным на частоту входного сигнала. Режим 1). В режиме (э транзистор работает как электронный ключ, т.е.
он открыт или заперт. В закрьпом состоянии через транзистор протекает незначительный ток, а падение напряжения на нем примерно равно напряжению источника питания. В открытом состоянии падение напряжения па транзисторе мало, а ток велик. Поэтому и в закрытом, и в о~крытом состоянии потери на транзисторе малы, и КПД каскада в режиме класса ТЗ приближается к 100ео. Понятно, что каскад, транзистор которо~о работает в ключевом режиме, гармонические сигналы усиливать не может. Их необходимо преобразовывать (модулировать) в прямоуг ольные импульсы постоянной амплитуды, но с длительностями, пропорциональными мгновенному значению напряжения сигнала. При этом частота следования импульсов должна быть постоянной и значительно превьпцать максимальную частоту входного сигнала, Таким образом, гармонические сигналы, прежде чем подаваться на вход усилительного каскада класса Р, модулируются.
После усиления импульсов, промодулированных по ширине, осуществляется их обратное преобразование (демодуляция) в сигнал первоначальной формы. В усиди~елях класса (э используются два режима: АП (рис.(1.12, а) и ВП (рис.11.12, б). Если для осуществления режима АТЭ применяются сравнительно простые электрические схемы, как и для режима А, то режим ВП реализуется с помощью сложных двухгактных схем с двойным управлением транзисторами. Режим Е, как и режим 1Э, позволяет получать высокий КПД (более 90;4) в оконечном каскаде усилителя мощности при изменении уровня усиливаемого си~ нала в широких пределах.
Сущность режима Е заключается в том, что точка покоя транзистора не зафиксирована, а изменяет свое положение в 138 -"' .Рйс. 11.12. Диаграммы работы транзисторов; а — режим АО; б — режим ВО г:Зависимости от уровня входного сигнала. Это достигается за счет регулируе-::.-'-Могп источника питания, который изменяет свое напряжение в соответствии -';со входным сигналом. Транзистор меняет свое положение на ВАХ таким об,:,;-;.рйзом, что падение напряжения на транзисторе получается минимальным для :"'активного режима, что обеспечивает значительное уменьшение рассеиваемой мощности на транзисторе 11.4. Усилитель иа полевом транзисторе Схемотехнические решения, применяемые при построении каскадов на ':, бедовых транзисторах, во многом схожи с решениями, используемыми при ::,'построении каскадов на биполярных транзисторах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
