Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Источником $'кк эмиттерный переход транзистора смещен в прямом направлении, а источником ЪСС вЂ” пере«« ход коллектор-база в обратном направлении. Входной сигнал сю который надо усилить, через конденсатор подается на эмиттер, выходной сигнал снимается с сопротивления нагрузки Вь,под- +Рос «««« а) ключенного к коллектору через другой конденсатор. На рис. 5.30 представлена экви- б) валентная схема по переменному току (заземляются источники постоянного тока и закора- Рис. 5.29. усилитель с общей базой (а), та же чиваются конденсаторы).
Заме стена, вРеобРззовзввая (6) нив транзистор на рис. 5.30 его Упрощенной моделью, получим эквивалентную схему усилителя с общей базой для переменного тока. Она приведена на рис. 5.31. Для большей точности соотношения между входным и выходным токами, мы не будем считать, что а = 1, и коллекторный ток запишем как ~~( 156 Гласа б. Анализ усилителей малоео сигнала на биполярных транзисторах гс = се1е.
Отметим, что коэффициент передачи тока в схеме усилителя с общей базой ег — важный параметр. Из рис. 5.31 входной импеданс усилителя г,=к у,'. И, поскольку г', (( АБ, имеем г =г,'. (5.31) Рис. З.зо. Эквивалентная схема для пере- Вспомним, что г' обычно равен менного тока схемы с ОБ, вредставленной нескольким десяткам ом. Следована рис, 5.29 тельно, у усилителя с общей базой очень низкий входной импеданс, что ограничивает его применение на практике. Выходной импеданс равен Я „е — — гДг, или г, =.„ (5.32) потому что г, '— сопротивление обратносмещенного коллекторного перехода и обычно равно нескольким мегаомам.
Входное переменное напряжение в схеме на рис. 5.31 равно / ~Ъь — ееИе ее ' ге и (5.33) Кое = гс ' гс = огег . Отсюда можем получить коэффициент усиления по напряжению А„, он равен (5.34) иео Зете (потому что се 1). ко Рис. Ь.З1. Малосигнальная эквивалентная схема усилители с ОБ на рис. 5.29, в ко- торой транзистор заменен его моделью. Отметим, что г, = НоЙйь Обычно г, в несколько сотен раз больше, чем г,'. Следовательно, усили- тель с общей базой демонстрирует большой коэффициент усиления по на- б.б.
У б б б бебб !~~~ пряжению. Наконец, отношение выходного тока 1, к входному току 1, даст коэффициент усиления по току А; = ес/ее = а (по определению). Но е',~ее = г',/(га + |,) ( 1, следовательно, (5.35) И а всегда меньше единицы. Таким образом, коэффициент усиления по току усилителя с ОБ всегда меньше 1 (хотя и близок к 1). Согласно уравнению (5.31) входной импеданс усилителя с ОБ очень низкий.
Низкий входной импеданс перегружает источник сигнала (потребляя большой ток), также неблагоприятно влияет на характеристики предыдущего усилителя, к которому подключен. Поэтому есть только несколько возможных применений усилителя с ОБ. Они иногда используются как промежуточные каскады для согласования источников с очень низким импедансом с каскадами, имеющими большой входной импеданс. Подобные ситуации иногда возникают в мощных системах. У усилителя с ОЭ, рассмотренного ранее, существует переворот Е С Кяя фазы, т.е. фаза выходного переменного напряжения отличается + в в, вс от фазы входного на 180'.
В эмит- б|б |, терном повторителе выходной сиг"ея нес нал по фазе совпадает с входным. В усилителе с общей базой также нет переворота фазы, и выходной сигнал совпадаст по фаЗЕ С вхОД- Рис. 5.32. Усилитель с ОБ с переменными ным сигналом. Чтобы понять это, и постоянными напряжениями Рассмотрим схему усилителя с ОБ на рис.
5.32, где показаны и переменные и постоянные напряжения. Положительное увеличение входного сигнала Об уменьшает действующее напряжение эмиттер — база из-за полярности 1вв. Это уменьшает эмиттерный ток. И, в результате, коллекторный ток тоже падает (1с = ОХе). Теперь рассмотрим соотношение (5.36) 1'св = 1'сс — 1с11с. Снижение тока коллектора уменьшает падение напряжения на резисторе Ас, и увеличивает напряжение коллектора Рсв. Таким образом, Увеличение напряжения на эмиттере вызывает увеличение напряжения на коллекторе.
Следовательно, входное и выходное напряжение совпадают по фазе, и переворота фазы нет. Пример 5.9. У кремниевого транзистора в усилителе, изображенном на ри- сУнке 5.33, а = 0,99 и сопротивление коллектора г,' = 3 МОм. Найти 1) входной импеданс усилителя, 2) выходной импеданс, 3) коэффициент усиления по напряжению, 4) коэффициент усиления по току. -12 В +15 В Рис. 5.33. Решение. Ток эмиттера 0'ян — х'вн) 12 — 0,7 Вя 5 кОм Динамическое сопротивление эмиттера г', = 25 мВ(7н = 25 мВ/2,26 мА = 11 Ом. Входной импеданс Эффективный импеданс коллектора г, = Я,(~Гсс = 3 кОмЙ6 кОм = 2 кОм. Коэффициент усиления по напряжению 1, выходной импеданс (В, ~ ~Вс) ог, 0,99 х 2000 180 ге входной имцеданс Я1 11 И коэффициент усиления по току усилителя равен о, который равен 0,99.
Пример 5.10. У усилителя с ОЭ: Во = 1,5 кОм, коэффициент усиления по напряжению равен 75 при холостом ходе на выходе (при отсутствии нагрузки). Вычислить коэффициент усиления усилителя по напряжению после подключения низкоомной нагрузки 30 Ом (такая ситуация наблюдается при подключении к коллектору усилителя с ОЭ каскада с ОБ). Решение. Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОЭ равен А„= ге((г', + гн) = г,(Х, где Х = (г', + гн). ~~ЩВ Глава 5.
Анализ усилителей малого сигнала на биполярных транзисторах Ы.б. В М. 5 5 ОЭ, ОХ ОБ 1Я~ Когда В = 1,5 ком, Вс = оо, соотношение принимает внд: 75 = 1,5 ком/Х или Х = 20 Ом (который не зависит от нагрузки). Теперь, когда Вс = 30 Ом, имеем с, = В,)(Вс = 1500 Ом)(30 Ом = 29,4 Ом. Следовательно, сс 294 Ак = — = — ' = 1,47. Х 20 Коэффициент усиления уменьшился с 75 до 1,47. Это показывает, почему усилители с ОБ обычно не используются. 5.б. Важные свойства усилителей с ОЭ, ОК и ОБ Усилитель с общим эмиттером 1. Имеет большие коэффициенты усиления по току и напряжению и, следовательно, этот усилитель наибольший по мощности среди всех трех схем.
2. Входной импеданс достаточно высокий (намного вьппе, чем у усилителя с ОБ, но ниже, чем у эмиттерного повторителя). 3. Выходной импеданс средний (намного выше, чем у эмиттерного повторителя, но меньше, чем у усилителя с ОБ). Средние значения входного и выходного импедансов делают усилитель с ОЭ наиболее подходящим для построения многокаскадных усилителей. Несколько каскадов усилителей с ОЭ могут быть включены друг за другом без дополнительных согласующих (буферных) каскадов, что экономит энергию, пространство и стоимость систем. Среди схем на биполярных транзисторах усилители с ОЭ вЂ” наиболее широко применяются.
Эмиттерныб повторитель (усилитель с ОК) У этого усилителя большой коэффициент усиления по току (почти такой же, как у усилителя с ОЭ), но коэффициент усиления по напряжению меньше единицы. Среди всех трех схем имеет наибольший входной и наименьший выходной импеданс. Это свойство способствует применению эмиттерного повторителя в качестве буферного (промежуточного) усилителя между источником с высоким импедансом и низкоомной нагрузкой.
( ИО Глава б. Анализ усилителей малоео сиенола на биполярных транзисторе Усилитель с общей базой У него коэффициент усиления по току меньше единицы, а коэффициент усиления по напряжению большой (почти такой же, как у усилителя с ОЭ). Из-за нжзкого входного сопротивления усилитель с ОБ применяется редко. Иногда он применяется как согласующий каскад между источником сигнала с очень малым импедансом и высокоомной нагрузкой, иногда— как неинвертирующий усилитель с большим коэффициентом усиления по на пряж ению. 5.7. Заключение Схемы усилителей можно анализировать графически.
Графический анализ — удобное и наглядное средство, позволяющее получить такие параметры схемы, как входной импеданс, коэффициенты усиления по току и напряжению, дает возможность оценить работоспособность схемы. Однако аналитический подход обычно предпочтительнее, так как он позволяет более гибко и быстрее проектировать и модифицировать схемы. Анализ схем с помощью г-параметров прост и точен.
Этот метод используется очень часто. Параметры усилителя выражены в простых формулах, использующих коэффициент передачи транзистора р' и динамическое сопротивление эмиттера транзистора тв. Соотношения также весьма просты. Дополнительная литература по теме 1. МпЬашшас1 Н. ВлвЬк1, М1сгое1ес1гошсв С1гсш1е: Апа1ув1в аш1 Вев1яп, Р%8 РпЫ1вЬ1пя Со. ПЯА, 1999. 2. Ас1уегФ Рап1 Ма1у1по, Е1ес$гошс Ргшс1р1ев, Та1а — Мсбгаи Н1П, РпЬ. Со. Ьгй.
3. ТЬеобоге Р. Вокаг$, Е1есФгошс Веу1сев апс1 С1гсш$в, Пшуегва1 Воой 81аЛ, Хен Пе1Ы, (1998). Вопросы 5А. Основные этапы графического анализа малосигнальных усилителей. 5.2. Преимущества и недостатки графического анализа. 5.3. На какие параметры усилителя влияет сопротивление источника сигнала? 5.4. На какие параметры усилителя влияет сопротивление нагрузки? Зд 1Д 5,5. Преимущества анализа схем с помощью г-параметров по сравнению с й-параметрами. 5 6 Как получить значение одного иэ г-параметров анализа схем усилителя— динамическое сопротивление эмиттера г,'? 5,7.
Если в схеме усилителя постоянный ток эмиттера 1я равен 1 мА, чему равно динамическое сопротивление эмиттера г,'? Ответ: г,' = 25 мВ/1я, г,' = 25 Ом. 5.8. В усилителе с ОЭ эффективное сопротивление гя = 100 Ом, Яо = 5 кОм, Вь = со. Найти коэффициент усиления по напряжению. О«аввт: А„= г«(гя, г« = Яс~~йь = 5 кОм. Следовательно, коэффициент усиления по напряжению А„= 50. 5.9. В усилителе с ОЭ неэашунтированный конденсатором Ля = 2 кОм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
