Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 16
Текст из файла (страница 16)
4.22,г; здесь сначала учитывается влияние резистора Рб, а ЗатЕМ РЕЗИСтОРа /221 / »иэт()сб+)сэ)+(1+»мат))тб)тэ ~111 э 1 + )рб »21 а 1 Рб 1111 э 1+ гтб (111121 т )тб)/»ак1 Рб + /» 21, 1»11 а 1//д 21,1 1»1 э ()7б+Ю+(1+»иат))тб)еа)/дзкг йма (4.82) д 21 »и 2 1()2б+)тэ)+/д 21,2 )тб )72/)»зиг 84 проводимость прямой передачи не изменяется Уы э == Ум аз (4.78) а коэффициент усилегтия тока снижается во столько же раз, что и входное сопротивление; /ты э йи а Ума йм 21/сб/(й1121+/ча). (4.79) заменяя здесь», „на (14-г/)/12ю)ьпэп(14-1/)/121л) н»ыэ1 на»вэ1/(!+ -Ь)///ээо,) и выполняя преобразования, апалоп1чные нспользованным прн выводе формулы (4.76), получаем ()1иэт + )тб) /»21, 1 /»21 = (4.80) Уб + /1221,1»11э11/221, 1 Посьольну параметр дэ,=дэы; не пзмепяется, то остается прежней н часто.
та /22~=/ эьь Исследование сложной схемы, содергкащей два резистора, удобно п~ровестн в два п~риема. Так, для составного транзистора па рис, 4.18,в сначала оцениваются изменения параметров Ли„ /1212, /им и /221 (рис. 4.1,а), обусловленные резистором Р„а потом учитывается влияние резистора /7б (рис. 4.18,б); в итоге получаем: (»и э 1 + (1 +»21 э 1) )72! )7б иэ Сдвоенный эмиттерный повторитель (рис. 4.19,а), известный под названием схемы Дарлингтона, обладает свойствами, присущими обычному каскаду с ОК, но, в отличие от последнего, у него значительно ббльшими оказываются параметры й,ы и Ьэоь для нахождения па~раметра Лп, следует п~ринять во внимание, что входное соп|ротивление второго транзистора йп,э нпрает ту же роль, что и резистор )с, на рис.
4.18,а, поэтому в выражении (4.71), используемом для определения ли„заменим Йэ на йп„. йм э — йм э э + (1+ йм э г) йн э э (4.83) Параметр йм, представляет собой отношение коллекторного тока к базовому. Так как экт экэт+экэт= — йэээээбгт+йэээээээт= — ~ээээ~бэт+ймээ(1+ймээ) ~бэт а ВХОдНОй тОК СОСтаВНОГО траНЗИСтОра 1б раВСН )б~т, тО (4.84) йэээ экт/Убт 'эээээ+(1+ эээээ) эээээ. Несколько сложнее оказывается исследование составного транзистора по рис. 4.!8,6.
Прежде всего нужно заметить, что каждый транзистор, включенный по схеме с ОЭ, изменяют фазовый сдвиг на 180', а соединенные вместе не изменяют полярности сигнала. Кроме того, рассматриваемый двухкаскадный усилитель охвачен 100%-ной последовательной ОС по нап~ряженню, поэтому В=1. Обратная связь получается отрицательной благодаря тому, что полярность мгновенного напряжения, поступаемого на эмиттер первого транзистора (относительио общего и!ровода), совпадает с полярностью мгновенного кап~ряжения, подаваемого на базу первого транзистора от источника сигнала. В этом случае напряжение, управляющее работой пранзистора, (4.85) иб...=иб,о — и,,о оказывается меньше иб о.
Согласно (3.5) коэффициент усиления напряжения устройства с ОС при В=! оказывается меньше единицы, а коэффициент усиления тока за счет каскадного соединения транзисторов оказывается очень большим, порядка ЬмэА~эо. Входное соп1ротивление составного транзистора, довольно велико, а выходное — мало (если )с, не слишком велико, а )г, — мало).
Все это говорит о том, что схема на рис. 4.19,б близка к схеме на ~рис. 4.19,а. Для нахождения ее эквивалентных параметров необходимо убедиться в том, что эмиттером составного транзистора является коллектс!р второго транзистора. Из .рассмотренного ясно, что малое выходное сопротивление существует между точками кэ и 0; выходное же сопротивление между ээ й 0 получается весьма большим из-за того, что выходное сопротивление источника сигнала для второго транзистгхра очень велико (это отвечает прибчизнтельно обрыву цепи бэ), внешняя же обратная связь в этих вв условиях будет способствовать лишь увеличению выходного сопротнвлення. Эквивалентный па)рамепр йп, прн установленном ~расположеннн точек к н з составного транзистора будет равен просто йы,з.
ймэ=йтгэт (4.88) Козффнцнент усиления тока равен отношению тока зквнвалентного коллектсзра Г„к входному току Го =Гог . Из .рнс. 4.19,б як~дно, что ~им ~эзэг (1 1 йзтэв) ~б зэг (1+йщэв) ймэт ~бтвгг откуда следует, что (4.87) Рассмотренная составная схема интересна тем, что, хотя второй т)ранзнстор имеет и — р — п-,структ))ру, в целом составной транзистор обладает р — и — р-спруктурой, поэтому выходной ток его растет прн подаче на вход мгновенного напряжения сигнала отрицательной полярности. В заключение следует добавить, что составные т)ранзнсторы, типа показанных на,рнс. 4.19,а н б, широко п1рнменяются в современных усилителях с бестрансформатгзрным двухтактным выходом. Особое место среди составных транзнстгзров занимает каскодная схелга (1рнс, 4.19гв), образованная нз ка~скадно соединенных транзисторов, включенных по схеме с ОЭ н ОБ.
Она характернзуется слабым влиянием емкостей коллекторного перехода, поскольку первый транзистор нагружен на весьма малое входное сопротивление второго т)ранзнстора, у которого емкость С„мало влняет на частоту ),т —, н входное сопротивление. Кроме того, нелннейные искажения каскодной схемы оказываются меньше, чем у каскада с ОЭ. Эквивалентные параметры каскодной схемы находятся очень просто: входное сопротнвленне определяется свойствами первого транзистора йы,=й„„, а козффнцнент усиления тока равен произ- ВЕДЕНИЮ йю э~ На ) йИ От ~ =йт~ эв7(1+11З~ эт), т, Е.
йюэ йыэтйятем(1+йщад. Частота полюса п1рактнческн определяется па1раметрамн первого транзистг4ра н сопротивлением источника сигнала. Для расчета )р — — ~,э,— используется выражение (4.16), в которое следует ввести параметры первого транзистора, считая сопротивление его нагрузки примерно равными нулю. Практические ва)рнанты выполнения каскодных схем рассмат)рнваются в:[7). П р и м е р 1.
Определить параметры составных транзисторов, выполненных по схемам на рис. 4.18, исходя нз следующих данных: Лп„=700 Ом, й„,,=70, умы=100 мСм, )ээщ=4 МГц, )ээ,,— — 40 МГц (зти данные близки к параметрам транзистора КТЗЗЗБ, работающего при !к=4 мА), к,=ЗО Ом и Яэ=1 кОм. 86 результаты расчета выполненяого по формулам (4,71) — (4.82), представлены в табл, 4,2 Откуда видно, что подключение к транзистору дополнительных резисторов снижает усилительные свойства, но способствует расширению полосы пропускания.
П р и м е р 2. Определить параметры составных транзисторов, выполненных по схеме па рис. 19,а н б — при следующих исходных данных: йп„=700 Ом, й ~=70, йпаа=2,5 Ом, йю,х 50, П,=300 Ом и (7 =10 Ом. Таблица 4.2 Параметры составных транзисторов Схеме на рис. 4.ГВ !йзт, мгн („ю мгн р мом Результаты расчета параметроа составных транзисторов и образованных из них повторителей, проведенного на основе выражений (4.83), (4.84), (4.86), (4.87), (4.68), (4,58) и (4.59), сведены в табл.
4.3. Таблица 4.3 Параметры составных транзисторов н змнттериых повторителей Схема на рнс. а. ! В й ом р,см Лвх авмх, ом 4,28 5,10 827 700 3620 3570 0,970 37,0 0,973 36,4 0,314 0,280 4.3. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА И ИХ СВОЙСТВА Среди многочисленных полевых транзисторов различают транзист!хры с управляемым Р— и-переходом и а-каналом и транзисторы с изолированным затвором с и- или р-каналом, называемые ач гй а! Рис. 420. Характеристики полевых транзисторов с и-каналом с управляемым р — л-переходом (а) и с изолированным затвором (б) 87 2830 410 740 !670 70 41 18,3 41 28,4 100 24,8 25,6 4 6,36 14 6,36 !13 40 113 86 МОП-транзисторами. Последние подразделяются на обогащенные (с индуцн~рованным каналом) и обедненные (со встроенным каналом). На сток всех пранзисторов с л-каналом подается положи- ельное относительно истока напряжение (ьси . Все МОП-транзисторы (кроме обедненных, у которых (ьзи ==- О) в основном работают жри равнополарных напряжениях (ьсн и (ь'зи.
Характеристики на рнс. 4.20 относятся к МОП-транзисторам с и-каналом; прн р-канале пап~ряжения и токи оказываются протнвопозожного знака. Входное сопротивление полевых пранзнсторов очень велико (при включениях по схемам с общим истоком ОИ и общим стоком ОС), особенно при изолированном затворе; вообще с точки зрения эквивалентной схемы и значений парамепров полевые транзисторы имеют много общего с электронными лампами.
вал. каскад с оьщим истоком Если на затвор полевого транзистора (рис. 4.2!нз) от источника сигнала поступает мгновенное нагаряженпе и,„положительной полярности (рис. 4.20), то изи =(ьзи +и,„приблнжается к нулю (становится менее оцрицательным), п~ри этом увеличивается ток стока, а это значит, что переменная составляющая (с направлена ас н )( -Гьэ + Гас+ а) а ге и "и 6 Рис. и'ь! Общая 1а1 и экэинилентнья (8) схемы каскааа с ОИ в ту же сторону, что и постоянная ьс.
Из схемы на рнс. 4.21 видно, что транзистор, включенный по схеме с ОИ, ~работает как ннвертирующнй усилитель„поскольку он вносит в переменное напря>кение фазовый сдвкг на 180', изменяя полярность импульса подобно биполяпному транзистору, включенному по схеме с ОЭ. Каскад с ОИ способен усиливать напряжение и ток, Для нахождения параметров каскада используется приближенная эк- 88 внвалентная схема на ~рнс. 4.21,б, которая, в сущности говоря, является производной от представленной на рис. 4.5гк Ее особенность заключается в отсутствии сопротивления г'„, роль гв, играет сопротивление г„„которым в большпнстве случаев можно пренебречь, а 5, заменено на 5; вместо емкостей Св, н С„присутствуют Сп„— Сны и См„. Выходная проводимость 1/г,„, подобно Ь,„, обычно не принимается во внимание из-за ее небольшого значения.
Из-за большого входного сопротнвлення И,„=г,„ (порядка 10з...10" Ом) значительное влияние оказывают межэлектродные емкости: входная Сп„ н проходная (емкость ооратной связи) См„, составляющие у маломощных транзистг1ров: первая 3... 20 пФ и вторая 0,07... 10 пФ. Емкость Сны мнннмальна у двух затворных транзисторов (КП350 н лр.). Выходная емкость Сзз, обычно бывает несколько меньше, чем входная Сп„. Крутизна характеристики и!рямой передачи 5 = д/с/диз является аналогом параметра ум,=йммйн, и!ри Ьм,— со и йм; У полевого транзистора на высоких и сверхвысоких частотах (порядка десятков и сотен мегагерц) ь!рутнзпа становится комплексной: 5()/) =5/(!+)Я,), однако это свойство при практнческнх расчетах можно п не принимать во внимание.
У маломощных транзисторов параметр Я заключен в пределах от 0,5 до !О мСм и больше, а у мощных составляет десятки н сотни милли- сименсов. Выражая выходное напряжение (/„,„через ток 1, н входное напряжение (/... несложно установить, что в области малых частот К= (/чч „/(/„, „= И„. (4.88) Определяя сквозной коэффициент усиления каскада, следует умножить К на коэффициент передачи напряжения входной цепи, равный г,„/(К,+г,„), прн этом (4.89) ~„+ ..ч В той же области частот выходное соп!ротнвление каскада К.,= Так как выходное сопротивление полевого транзистора сравнительно велико (несколько десятков кнлоом), то в ряде случаев соблюдается неравенство /г'„«ген а прн Я„« г,„ Кв совпадает с К При нахождении зависимости Кв(1) определяется частота полюса ),к —, нз эквивалентной схемы на рпс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
