Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 24
Текст из файла (страница 24)
5.5 источ"иком тока, подключенным к усилителю тока, можно показать, что ток, втекающий в усилитель, снижается в Л,/(В, + я;) раэ. ~~( 136 Глава б. Анализ усилителей малого сигнала на биполярных транзисторал Для минимизации снижения коэффициента усиления по току входной импеданс усилителя тока Яе должен быть во много раз больше Вл.
Сопротивление наерузни Выход усилителя подключается или к дру2о гой схеме (для дальнейшей обработки сиг- + нала), или к устройству (таким как громс1~ яо коговоритель, антенна и т. п.). Импеданс (или сопротивление), оказываемый нагрузкой выходному сигналу схемы называется сопротивлением нагрузки. СопроРис.б.б.Выходнойимпедаисуси- тивление нагрузки, как и сопротивление лителя напряжения включен по- источника сигнала, приводит к делению следовательно с нжрузкой. Чем напряжен на ру ки между в Одным сониже Я, тем оптимзльнее харак- противлением усилителя и нагрузкой.
теристнкн усилителя Выход усилителя можно представить эквивалентной схемой — источником выходного напряжения с последовательно включенным выходным сопротивлением (рис. 5.6). Выходное напряжение иь — ио. Ву, (5.2) ь+ о В усилителе напряжения для максимальной эффективности (чтобы иь и,) требуется, чтобы Яо « йь.
Другими словами, выходной импеданс усилителя напряжения должен быть намного меньше, чем Вь. Этот вывод можно обобщить — выходной импеданс усилителя напряжения должен быть как можно меньшим, в идеале — нулевым. 5.2. Р-параметры В последнее время популярность г-параметров растет и все больше схем анализируется с их помощью. В следующей главе будет рассматриваться, чем Ь-параметры превосходят Е- и Ъ-параметры. Можно сказать, что анализ схем с помощью г-параметров предпочтительнее, чем анализ с помощью Ь-параметров: 1. Анализ г-параметрами простой и прямой.
2. Значения Ь-параметров зависят от тока и напряжения (т. е. их зна- чения меняются при изменении рабочей точки). Для точного анализа Можно отметить, что на низких частотах в болыпннстве случаев импеданс (состоящнй нз активного и реактивного сопротивлений) и сопротивление (собственно активное) почти не отличаются. ы..р *р оф требуется иметь Ь-параметры, вычисленные для тока и напряжения в рабочей точке схемы. При анализе с помощью г-параметров требуется, чтобы был вычислен только один параметр — динамическое сопротивление эмиттера, и вычислить его несложно. 3. Уравнения характеристик схемы проще, чем в случае с Ь-параметрами, так что их легко применять и легко запоминать.
4. При г-анализе характеристики схемы могут быть визуализированы, что способствует простой переделке и модификации устройства. 5. И самое важное — г-параметры близки к действительным измерениям. Однвко г-анализ не принимает в расчет некоторые частности, такие, как зависимость тока эмиттера от напряжения коллекторного перехода (зффекты обратной связи в приборе).
Но такие тонкости вообще могут быть незначительными из-за погрешностей других компонентов схемы. г-пара истры Анализ г-параметрами делается на основе коэффициента усиления тока транзистора /з и динамического сопротивления резистора г,'. Используется простая эквивалентная схема (модель) транзистора, которая, при необходимости может заменить транзистор. В гл. 3 было обсуждено сопротивление т (иногда обозначается ге) и дано простое соотношение для его приблизительного расчета для транзистора в любой схеме. Это соотношение имеет вид: (5.3) ~Е где Хв — постоянный ток эмиттера в схеме.
Например, если измеренный Ь = 1 мА, тогда согласно уравнению (5.3) г,' = 25 Ом, и если 1в = 0,5 мА, то г' = 50 Ом. Значение тока эмиттера в схеме должно быть оценено по методикам, данным в гл. 4. Кроме )3 и г,' в настоящем анализе используется приближенная модель транзистора, выведенная в гл. 3. Для удобства модель п-р-и-транзистора приведена здесь на рис. 5.7. Пример 5.1. Вычислить сопротивление змиттера переменному току с,' в схеме, приведенной на рис. 5.8. Принять Ъвв = 0,7 В. решение.
В схеме используется змиттерное смещение. Постоянный ток змиттера по уравнению (4.20) равен 1в = (10  — 07 В)/3 кОм = 93 В/3 кОм = 31 мА " ', = 25 мВ/7в = 25 мВ/3,1 мА = 8 Ом. ~~~~38 Глава б. Анализ усилигпелей малова сиенала на биполярных птранзисгпорва «ов г ксм Э меттер Коллектор 3 ком -то в База Рис. Б.Т. Простая модель и-р-и-транзистора Рис.
Б.в. для низкой частоты 5.3. Анализ усилителя с общим эмиттером ОЭ Применим т'-анализ к схеме усилителя с ОЭ, изображенной на рис. 5.9. Стандартная практика анализа любой схемы на переменном токе начинается со следующих шагов. Рис. Б.в. Усилитель с обшнм эмиттером, Ст и Сг— разделительные конденсаторы, Сз — блокирозочный конденсатор Источник сигнала переменного тока 1. Все источники постоянного напряжения и тока сводятся к нулю. Это достигается коротким замыканием источников напряжения и разьединением источников тока.
2. Для такого анализа не учитывается влияние разделительных и блокировочных конденсаторов. Предполагается, что емкости конденсаторов таковы, что они оказывают незначительное сопротивление переменному сигналу, так что все конденсаторы можно считать замкнутыми. Применив эти рассуждения (шаги 1 и 2) к вышеприведенной схеме рис, 5.9, получим эквивалентную схему для переменного тока, показанную на рис. 5.10. Любую реальную схему можно привести к виду 5,10, применив шаги 1 и 2 и теорему Тевенина. При сравнении схем 5.9 и 5.10 на- ес ~~с до понимать, что Вн = В1((Вз (паее 'Ъ ее раллельное соединение резисторов В1 и Вз) — действующее базовое сопротивление.
И г, = Вс~~Вь — сопротивление переменному токУ, виДимое Рис. 5.1О. Эквивалентнаясхемапопес коллектора транзистора. И ге — ременному току усилителя на рис. 5.9 сопротивление переменному току, видимое с эмиттера транзистора. Для усилителя на рис. 5.9, поскольку конденсатор Сз шунтирует резистор В~и по переменному току, переменный ток течет из вывода эмиттера в землю через Вл, следовательно, тя = Вл. Вспомним, что из анализа схемы мы получили: (5.4) 1с 1е~ т. е.
переменный ток коллектора г, почти равен переменному току эмит- тера (что полностью подтверждается на практике). Поэтому ез = 1с/ф или 1ь ее/Р. (5.5) Коэффициент усиления р обычно приводится в спецификации производителя. Поскольку коэффициент по постоянному току Д~с и переменному току Д„достаточно близки, мы не будем делать между ними различий и будем пользоваться одним коэффициентом, обозначал его Д. В терминах 6-параметров — 9 = Ьрн или Ьу,. Что означают уравнения (5.4) и (5.5)? Если известен переменный ток эмиттера, остальные два переменных тока транзистора могут быть вычислены, ибо коэффициент усиления тока уже известен.
Теперь заменим транзистор в схеме 5.10 его моделью из рис. 5.7, результат представлен на рис. 5.11. Из рассуждений, приведенных вьппе, должно быть ясно, что для анализа биполярного транзистора наиболее важным является вычисление тока эмиттера, потому что ес ге. Суммируя напряжения во входном контуре база — эмиттер по часовой стрелке, получим — изз + гьть + ге(г' + гн) = О. Подстановка ьь = г',/~3 дает следующее соотношение: зев (5.6) т,'+ тн+ тн(~ Легко записать переменные напряжения базы, эмиттера и коллектора через ток змиттера ге: иь = г'.(т,'+ тн), (5.7) (5.8) (5.9) т ие — ьет е7 ие — тет е. Используя уравнения (5.6) — (5.9), продолжим вывод выражений параме- тров усилителя. Козбирипиентп усиления по напряжению усилитпеля с ОЭ Коэффициент усиления по напряжению А„усилителя определяется как отношение выходного переменного напряжения к входному переменному напряжению.
те Для схемы на рис. 5.11 выходное напряжение равно и„входное напряжение — иь. Следовательно, А„= — '. (5.10) иь Подставляя иь и ие из уравнений (5.7) и (5.9), получим те = те уьь Рис. 6.11. В, С и Š— база, коллектор и эииттер транзистора тете г,(т', + тн) А„= (5.11) (т'е + тЕ) Это очень важное и полезное соотношение, позволяющее вычислить коэффициент усиления по напряжению любого усилителя малых сигналов с обЩим эмиттеРом на основе сопРотивлений те, т, 'и тн. Вспомним, что т, — эффективное сопротивление переменному току, видимое с коллектора транзистора (иначе это сопротивление называется эффективной коллекторной нагрузкой). т,' — динамическое сопротивление змиттера.
И тн — эффективное сопротивление переменному току, видимое сигналу с эмиттерного вывода транзистора. Рассмотрим несколько интересных практических случаев и определим назначение блокировочного конденсатора в схемах усилителя. ~~~~40 Глава б. Анализ усилителей яаеоэо сиенала на биполярных таранзистаорах ,б.,б. б б б р ОЭ 14~) На схеме усилителя, приведенной на рис. 5.12, тк = Вк. На практике в схемах Вн» г„'тогда согласно уравнению (5.11) А„= гс/Вь'. (5.12) Большое значение Ве обеспечивает хорошую стабильность смещения по постоянному току (рассматривалось в гл. 4) и также стабилизирует коэффициент усиления по напряжению. Коэффициент усиления по напряжению почти не зависит от г'„которое зависит от температуры.
Поэтому Ве называется термокомпенсирующим резистором, эмиттер термокомпенсирован выбором ге (= Вк)б намного превышающим г,'. Стабильность коэффициента усиления по напряжению — результат отрицательной обратной связи, введенной в схему резистором Ви.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
