Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Подобная схема приведена на рис. 4.22. б) а) В) Рис. 4.21. Схема на р-и-р-трввзисторе со смещением коляекториой обратной связью (а); та ие схема с измененной точкой заземления (6); переворачивание схемы облегчит представление иа рисунке миогокаскаяиой схемы (в) Пример 4.9. На рис. 4.23 показана схема двухкаскадного усилителя. Вычислить значения )о н Ъск каждого транзистора. Принять рос = 10 В, Ъ~к каждого транзистора 0,7 В. Решение. Так как конденсатор изолирует каскады между собой по постоянному току (оказыввя бесконечное сопротивление на нулевой частоте — т.е. на постоянном токе), то по постоянному току каскады многокаскадного усилителя с КС-связямн можно анализировать по отдельности.
рис. 4.22. Многокаскадная схема на н-р-н- и и-и-р-транзисторах 1-0 каскад: Падение напряжения на резисторе 5 кОм равно: 5 кОм )аа 20 О 10 В 2 В 20 кОм+ 5 кОм Далее Хн(- Хс) = Яа — 0,7 В)/2 кОм = 1,3/2 кОм = 0,05 мА. Сумма напряжений в выходной цепи Усн = 1'сс — Хс (3 кОм + 2 кОм) = (10 — 3,25) = 6,75 В. Ом 20 00 Рис. 4.23. 2-0 каскад: Падение напряжения на резисторе 10 кОм равно 10 кОм =10 О 10 кОм + 10 кОм Далее Хн(мХс) = ' =1,43 мА У~он — 0,7 В 3 кОм гсн = 1сс — Хс х (Вс+йн) = 10  — 1,43 мА х (1 кОм + 3 кОм) = Усн = 4,28 В.
~~~~24 Глава 4. Проектирование и анализ схем на постоянном токе Схемы с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК) В начале было упомянуто, что схемы с общим эмиттером (ОЭ) применяются наиболее широко, и поэтому все схемы смещения были рассмотрены для схем с ОЭ. Эти же методы можно легко применить и к схемам с ОБ и ОК.
Однако надо отметить, что схема с общей базой применяется редко, А схема эмиттерного повторителя (в котором сигнал переменного тока снимается с змиттера) по смещению на постоянном токе идентична схеме с ОЭ. 4.5. Схема с общей базой Схема усилителя с общей базой, в которой эмиттерный ток 1е является входным током, показана на рис. 4.24. Источник Иее смещает эмиттер ный переход прямо, Ъсс — коллекторный переход обратно. Отметим, что в отличие от схем с ОЭ и ОК, в которых можно на оба перехода подать напряжение с одного источника, схема с ОБ требует два источника. Кее +асс Ве Вс )с Рис. 4.25.
Усилитель с общей базой Рис. 4.24. Схема с общей базой Сумма напряжений в цепи база-эмиттер — Ъ'ее + ЪВе + 1ейк = 0 ЕЕ ЪВЕ Е = (4.28) Для кремниевого транзистора с падением напряжения в переходе эмиттер — база Ъ'Вк = 0,7 В получаем Ъкк — 0,7 Е = (4.29) Сумма напряжений в цепи коллектора с учетом Хе = 1с равна — Ъсс+ ХСЛС+ Ъсв = 0 или Ъсв = Ъсс — ХСХХС. Напряжение обратного смещения на коллекторном переходе (4.30) ЪСВ = ЪСС ХЕПС 4.6. Э . 12ф уравнения (4.29) и (4.30) можно использовать для анализа и расчета уси- лителя с ОБ. Пример 4.
10. Определите точку смещения усилителя с ОБ по схеме на рвс. 4. 25, з котором применен кремниевый транзистор. Ъвв = — 5 В, Ъсс = +10 В, Вв = = 4,3 кОм и Вс = 6 кОм. Решение. Применяя уравнение (4.29), получим Увв — 07 5 — 07В 43В 1в — ' — ' — ' — 1мА и 1в 1с=Хсс Вв 4,3 кОм 4,3 кОм Применив уравнение (4.30), имеем Ъ'св = Рсс — 1вВс = 10  — 0,1 х 10 ~ х 6 х 10 = асяс = 4 В Координаты точки смещения Хсс=1мА и Ъсвс=4В 4.6. Заключение Ток коллектора биполярного транзистора играет важную роль, и для анализа схемы требуется знать его величину. В большинстве практических случаев, Хс = Хв, потому что ток базы 1в обычно во много раз меньше, чем ток эмиттера или коллектора. Хв по величине обычно не менее чем на два порядка ниже, чем 1с. Большие допуски сопротивлений резисторов и других элементов, применяемых в схемах, также подтверждают Равенство 1с = Хв.
По тем же причинам малое напряжение Рви можно не учитывать в выражениях, данных в этой главе. Было рассмотрено значение правильного выбора рабочей точки (точки Я), отмечено, что полупроводники имеют несколько параметров, чувствительных к температуре. Имеются большие отклонения в параметрах "Риборов одного и того же типа.
На практике производители указывают или диапазон, в который укладывается параметр, или его минимальное, максимальное и типичное значение. Например, для коэффициента передачи тока транзистора 21ч'2222 дано три значения — Д„ы = 100, Риопмзм = = 173 и ф„, = 300 (обычно наихудшие условия для проектирования приора существуют при В;„, и именно это значение должно использоваться для расчетов). Ясно, что акцент делается на правильном выборе рабочей точки и ее у *ойчивом состоянии.
Фиксированное смещение приводит к плохой ставльности при изменении температуры и других параметров и не применяется с биполярными транзисторами. Были рассмотрены три схемы ~~~~26 Глава 4. Проектирование и анализ схем на постоянном токе смещения и даны методики их расчетов. Общепринятой практикой в про. ектировании электронных схем является произвольный выбор некоторых резисторов (в кнлоомах, так как мы имеем дело со схемами с мальгмз сигналами), а другие параметры рассчитываются с применением подхо. дящих соотношений для достижения требуемых характеристик.
Дополнительная литература по теме 1. М!!!шли Л. апе) На1Ыаз С. 1пее8гаФед Е1есФгоп1сз: Апа1он апс1 В!811з) С!гсп1$з апд Вуз1ешз, МсСгав-Н111 Воой Соп1рапу, 1972. 2. Вобагз Т. Р. Е1есФгоп1сз Оеи!сез апб С)гсш$з, !)и!иеген! Воой ЯФа)1, Ыен 1)е1Ь!, 1988. 3.
А1Ьег4 Рап1 Ма!и)по, Е1есггошс Рппс)р1ез, Тра МсСгаж-Н111 РпЫ!зЬ- шн Со. ЬЫ, Мехе Ре1Ь1, 1982. Вопросы 4.1. Что такое нагрузочная линия? 4.2. Почему надо смещать транзистор? 4.3. Что такое рабочая точка? Какие факторы и условия ее смещают? 4.4. Назовите известные схемы смещения. 4.5. Если в схеме с фиксированным смещением один конец резистора соедянить вместо вывода питания с коллектором транзистора, измененная схема (со смещением коллекторной обратной связью) покажет лучшую устойчивость.
Объясните, почему. 4.6. Схема смещения с коллекторной обратной связью часто применяется в цифровых и других устройствах, хотя показывает среднюю устойчивость. Прокомментируйте. 4.7. Дайте определение коэффициенту стабильности. Какие значения коэффициента стабильности можно считать приемлемыми для надежной устойчивости? 4.8. Смещение делителем напряжения обеспечивает гибкое конструирование и лучшие характеристики. Объясните. Задачи 4.1. В схеме с фиксированным смещением (рис. 4.26) применен кремниевый транзистор. В схеме Ъсс = 12 В,??в = 50 ком, Вс = 800 Ом.
а) Найти значения тока коллектора ?с и напряжения Ъ~н, если Д = 40 (!'вн = 0,7 В). Э д д27) б) Найти процент изменения 1с и Ъсн, если Д станет равным 60. Ответ: а) 1с = 9 мА, Ъсв = 4,8 В, 6) 1с изменится на 50 %, 1'св на 76 %. +5 В +1~ос +кос Яв нв рсе кОм Рис. 4.28 Рис. 4.27 Рис. 4.26 4.2. Вычислить сопротивление резистора Ян (рис. 4.27), требуемое для установки Ъсн = 5 В.
Ъвн = 0,7 В,;8 = 50. Ответ: Нв = 115 кОм. 4.3. В схеме на рис. 4.28 сопротивления резисторов 1?д = 10 кОм, Яз = 5 кОм, Нс = 2 кОм, Вн = 4,3 кОм. Если Ъсс = 15 В, найти значения 1с и Ъсн. Ответ: 1с = 1 мА, Ъсв = 8,7 В 44. Если в схеме на рис. 4.28 Вд = Вз = 5 кОм, Вс = 2 кОм, вычислить требуемое сопротивление резистора Вн, чтобы установить Ъсн = 3 В при Ъсс = 10 В. Чему в схеме равен ток коллектора? Ънн = 0,7 В, Д = 160. Одиветд Вл = 3,2 кОм, 1с = 1,43 мА. 4.5 Оценить сопротивление резистора Вс, чтобы установить напряжение смещения коллектор — змиттер Ъсн = 1,5 В (рис. 4.28) при Вд — — 3 кОм, Вз = = 1 кОм и Ъсс = 6 В. Принять Ънн = 0,7 В, 4 = 100.
Одивеидд Вс = 4,6 кОм. Вычислить сопротивление резистора Вз 1рис. 4.29), требуемое для установки Ъсн = 5,5 В. Ответи: Вв = 5 кОм. 4.7, Ноординаты рабочей точки транзистора с д8 = 100 в схеме на рис. 4.30 Равны 1сдз = 0,99 мА и 1 снд3 = 4,7 В. 'Грензиетор был заменен на другой е дс = 200. На сколько сдвинется рабочая точка, т.е. насколько изменятся 1со и Ъснз? Ъвн = 0,7 В. Ответ: изменения 1се и Ъсее почти равны нулю. ~~~~28 Глава 4.
Проектирование и анализ схем на постолнном токе 4.8. Вычислить значения тока коллектора и напряжения кся в рабочей точке в схеме на рис. 4.31 Отеепг: 1с = 1,93 мА, 1'сл = 5,14 В. -9 В +гас -9 В яс 6кО я~ 15 кОм 2 кОм кОм кое Е 3кОм 3кО Вг 4,3 кОм ,3 кОм +9 В Рис. 4.31 Рис. 4.30 Рис. 4.29 4.9. В схеме с эмиттерным смещением (рис.
4.32) ксс = 16 В, Уяя = — 20 В, Яв = 10 кОм, Пс = 5 кОм, Х?я = 10 кОм и Ъ'вя = 0,7 В. Вычислить Хс и гся при коэффициенте передачи тока Д = 100. На сколько процентов изменятся Хс и 1ся, если Д будет равно 200? Какой вывод из этих результатов? Ответ: Хсг = 1,91 мА, ~сяг = 6,45 В, 1сг = 1,92 мА, гсвг = 6,40 В, Ыс 0,5 %, ЬЪсв < 1 % Схема имеет высокую стабильность. 4.10.
Найти сопротивление резистора Пя, чтобы ток коллектора 1с был равен 2 мА. (схема на рис. 4.32) Чему равно гся? Напряжение база — эмиттер Ъ'вя = 0,7 В. Другие данные в схеме: Нв = 20 кОм, Нс = 3 кОм, гсс = = 12 В и Уяя = — 12 В. Ответ: Нв = 5,6 кОм, гся = 6 В. 4.11. Кремниевый транзистор в схеме смещения с коллекторной обратной свь зью (рис.
4.33) имеет коэффициент передачи тока 1? = 60 и напряжение база-эмиттер Увя = 0,7 В. Чему равны значения тока Хс и напряжения г'ся? Отвегп: 1с = 0,75 мА, Усл = 4,5 В. 4.12. Если в предыдущей задаче транзистор заменен на другой с Д = 100, какими будут новые значения Хс и 1гся? Ответ: Новые значении 1с = 0,92 мА, Уся = 3,48 В. 4.13. Определите точку смещения в схеме с общей базой (рис. 4.34) с кремниевым транзистором (Ъвя = 0,7 В). Дано: 1гяя = — 5 В, Ъсс = +5 В Х?я = 8,6 кОм и Вс = 3 кОм. Ответ: 1со = 0,5 мА, гсв = 3,5 В Э д 129)) нее +кос нс кепд псе Ве иге Рис. 4.32 Рис. 4.34 Рис. 4.33 4.14.
Вычислите сопротивление резистора Всд в схеме (рис. 4.34), необходимого для установки кон равным 5 В. В схеме дано кнн = — 12 В, Ъсо = +12 В и Ви = 5,5 кОм. Отеетд Вс = 3 кОм. 4.15. На рис. 4.35 — двухкаскадный усилитель. Определить координаты рабочих точек каждого каскада (значения 1с и Ъсн). Принять Уоо = 9 В, квл = 0,7 В для каждого транзистора. Отаеетд у 1-го каскада 1с = 0,75 В,Ъся = 4 В; у 2-го каскада 1с = 0,99 мА, Ъся = 4,7 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
