Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Коэффициент усиления по напряжению от источника до коллектора — = ( — 142,3) х 1,24 кОм/(0,5 кОм + 1,24 кОм) = — 101,4. 1 Я (пв + 2з(акр) 3. Коэффициент усиления по току Ьуа 120 120 (1 + ЬааЯь) (1 + 20 х 10 — в х 1,8 х 10з) 1,036 4. Выходной импедзнс усилителя г,(.„„=л,[[[(ьз, +к,[[к )/(Ь,(Ьь+к,[[в. ) -ь„, ь,,)) (Ва — импедзнс источника) ~а(а~ар) = 2200[[[(1500+ 500[[8800)/(20 х 10 в(1500+ 500)[8800) — 2,5 х 10 4 х 120)) = = 2200[[[(1500+ 473,1)/(20 х 10 в х 1973 — 2,5 х 10 4 х 120)) = = 2200[[[1973/(0,03946 — 0,03)) = 2200[[208562 = 2177 Ом = 2,17 кОм. 6.6. Приблизительные соотношения для гибридной модели Соотношения, приведенные в уравнениях с (6.38) по (6.41), для коэффициентов усиления и импедансов усилителя можно без большой потери точности упростить. Это оправдывается и тем фактом, что Ь-параметры транзисторов, даже взятых из одной партии, имеют большой разброс. Приблизительные расчеты отличаются от точных не более, чем на 10%, что вполне приемлемо на практике для большинства расчетов усилителей.
Для начала можно отбросить из формул коэффициент обратной передачи напряжения Ьр„который учитывает влияние обратной связи на выходное напряжение. Его величина незначительна ( 10 4) и по мере совершенствования технологии изготовления транзисторов она уменьшается. Приближенное выражение для коэффициента усиления по напряжению имеет вид: -Ь,,г, [Ь;, (1+ Ь.,г,)] Приведенное выражение можно еще упростить. Так как величина Ь„Яь намного меньше единицы, имеем — Ь,,г, Ьм Приближенные выражения с учетом допущенных вьпне упрощений для схемы с ОЭ: А„= -Ь,,г,(Ь;„.
(6.43) А3 ЬХе ~ (6.44) Я;„ = Ь;,; (6.45) г , = 1(Ь (6.46) Как было показано, эти приближенные формулы дают достаточно точные результаты (в пределах 10 %-ной погрешности). Погрешность при вычислении выходного импеданса по уравнению (6.46) может быть боль- ше, особенно, если сопротивление источника мало. Это происходит из-за того, что члены знаменателя Ьвв и Ь„Ьу,/(Ь;, + Я,) в уравнении (6.41) могут оказаться близкими по значению. Следует обратить внимание на некоторые валеные моменты нри исследовании выралсений с Ь-параметрами длл расчета характеристик усилите л.
Вспомните, что коэффипиент усиления по напряжению любого усили- теля зависит от того, равно ли нулю сопротивление эмиттерного рези- стора Вн (или он зашунтирован конденсатором) или нет. Например, уравнения для коэффициента усиления по напряжению или входного импеданса ((6.43) и (6.45)) действительны только для случая, когда Ве = 0 или Вл зашунтирован конденсатором. Если же Вк не равен нулю и не зашунтирован, следует соответственно модифицировать эти уравнения.
Можно показать, что когда Вл ф О, выражение для коэффициента усиления по напряжению А„изменяется следующим образом (подробнее изложено в литературе для дополнительного изучения в конце главы) -Ь,,Я,, [Ьсв+ (1+ Ь;,) Вп]' Если (1+ Ьу,)Вк )) Ь;„вьппеприведенное уравнение приобретает вид: — Ь,,Л,, [(1 + Ьув) Ве] ~~~~84 Глаеа б. Усилители малого сигнала и г-, у- и Ь-параметры И поскольку Ьуе » 1, то получим А„= (6.47) Ве В случае, если эмиттерный резистор шунтируется частично, следует использовать эффективное значение змиттерного сопротивления. В уравнениях (6.47) и (6.48) Вн следует заменить на гя.
В случае, если Вн ф О, входной импеданс равен ~е Ьее + (1 + Ьуе)Ве. (6.48) Я; не принимает в расчет сопротивления резисторов смещения [в действительности Яе = Яе(е ее)]. Входной импеданс с учетом резисторов смещения г;(,,) = г,!~В, (6.49) где В = В1))Вз для схемы смещения с делителем напряжения и В = Вв для фиксированного смещения. б.7.
Ь-параметры усилителей с ОК и ОБ Усилитель с общим коллектором г,(.„) — Ь„,гб где г, = В. 0В,. (6.50) Здесь Я~ — эффективная нагрузка усилителя. Для усилителя имеем: е(акр) Й(8з(ьале) ~ (6.51) где В = Вц)Вя для смещения с делителем напряжения и В = Вв для фиксированного смещения.
-Ь„г, (Ь;, — Ь,Д) (6.52) потому что Ь),Х~ >> Ье И А; = ~-„~' — ~ )или (6.53) До сих пор мы выводили уравнения с Ь-параметрами для усилителя с ОЭ, который является наиболее широко применяемой схемой. Аналогично можно вывести выражения и для усилителей с ОК и ОБ, заменив в уравнениях (6.38) — (6.41) Ь-параметры схемы ЭО на Ь-параметры соответствующей схемы включения, не забывая о том, что в отличие от усилителя ОЭ, в усилителях с ОК и ОБ не будет переворота фазы.
Ниже приведены приближенные формулы для усилителей с ОК и ОБ, достаточно точные для большинства практических случаев. и 1 [Ьос — (~цьЬгс/(Ьм+ Вь~~В)Н' где В = В1~~Вз для смещения с делителем напряжения и В = Вн для фиксированного смещения. И еще одно уравнение: (6.54) г., „,=г,!!В,.
Усилитпель с общей базой гь=Ьь;, (6.55) ~ы,атпр) Ве ЙЬьь ~ Ьььь (6.56) А = Яь/Ь ь, где Еь = В ~~Вь; (6.57) А; =Ьуь =1; (6.58) г. = 1/Ь„; (6.59) г,(.,) =г,ПВ,=В,. (6.60) Так как обычно производители дают Ь-параметры только для схемы с ОЭ, то для получения параметров ОК и ОБ применяются выражения (6.21)-(6.24). Пример 6.4. В усилителе на рис. 6.15, а применен транзистор со следующими Ь-параметрами: Ь;, = 1 кОм, Ьу, = 100, Ь„= 0,8 х 10 4, Ь„= 10 мкСм.
Вычислить точные и приближенные значения коэффициентов усиления по напряжению и току, входного и выходного импедансов усилителя. Решение. 1. Коэффициент усиления по напряжению. Точное значение: в этой схеме Яь = В, = 2 кОм Ьуе~с (Ьье (1 + Ьое~ь) Ь е ' Ьуе~ь) -100 х 2000 (1000 (1+ 10 х 10 ь х 2000) — 0,8 х 10 4 х 100 х 2000) Как было уже сказано, знак минус означает, что разность фаз между выходным н входным сигналами равна 180'. Приближенное значение А„: А„— — Ьу, Яь/Ьь, = — 100 х 2000/1000 = — 200.
2. Коэффициент усиления по току. Точное значение: Ьу 100 100 (1+Ь,. Яь) (1+ 10 х 10 е х 2000) 1,02 Приблизительно: А, ю Ьу, ж 100. ~~~~86 Глава б. Усилители малого сигнала и г-, у- и Ь-параметры +20 В +20 В б) кОм Г' 20 к кОм 4(в ) 2( Ю) в) 20 кОм (( 20 кОм Еив ) 4 (атя) Рис. 6.15. 3. Входной импеданс.
Уравнение (6.40) дает Х;(в „) без учета влияния резисторов смещения (см. схему ниже) Ь„хЬу,хЯь 0,8х10 вх100х2000 (1+ Ь„Яь) (1+ 10 х 10 — в х 2000) или Я;(мы) = 1000 — (16/1,02) = 984 Ом. Из схемы на рис. 6.15, б имеем эффективное сопротивление смещения Вн Вн = В1 !)Вг = 20 кОм)(20 кОм = 10 кОм. Входной импеданс усилителя Яц, р) (схема на рис. 6.15, в) Ецвмр) — Вв!)Яцывв) 10 кОм!)0,984 кОм или Яц р) = 895 Ом. лв(ьаве) Ьм = 1000 Ом = 1 кОм. Следовательно лв(дмр) ВВ((Я1(ывв) = 10 кОм((1 КОм нли Я;(,~р) = 909 Ом. 4. Выходной импеданс. Выходной импеданс на выводе коллектора (принимая импеданс источника нулевым) равен Ь,, 1000 6.7.
Ь-параметры усилителей с ОК и ОБ 1~~8~~7 Вспомним, что выражение для выходного импеданса г„через Ь-параметры не включает влияние В,. Следовательно, для усилителя г,(„щ,) = В,()г, = 2 кОм()500 кОм ~в 1,99 кОм. г. = 1/ь., 1/10-'. Или г, 100 кОм.
Следовательно, выходной импеданс усилителя г,<, „> =лс,Йг, = 2 кОьс0100 О =1,96 Ом. Причиной большой разницы между точным и приближенным значениями гыл р> является тот факт, что в схеме на рис. 6.15 сопротивление источника Л, равно нулю. Пример 6.6. Вычислить входной импеданс г; и коэффициент усиления по напряжению А„усилителя, изображенного на рис.
6.16. Ь-параметры транзистора: Ьм = 3,0 кОм, Ьу, = 100 (влиянием параметров Ь„, и Ь„на г; и А„можно пренебречь) . Решение. Из уравнения (6.48) г; = Ь;, + (1+Ьу,)гн. Эффективное сопротивление переменному току в этой схеме равно 200 Ом. Следовательно, г; — 3 кОм + 100 х 0,2 кОм = 23 кОм. И из уравнения (6.47) 4 кОм)(6 кОм 2400/200 гн 0,2 кОм Пример 6.6.
У транзистора в усилителе с общим коллектором (рис. 6.17) следующие Ь-параметры: Ьсл = 4 кОм, Ьу, = 100. Используя приблизительные выражения, вычислить коэффициент усиления по напряжению и входной импе- данс усилителя. Решение. Из уравнения (6.23) имеем Ьм = Ьм = 4 кОм~ Ьу~: (1 + Ьуе) 100 ° Из уравнения (6.52) имеем А„=-ь,, г,/(ь,,— ь„г,), где гь — эффективная нагрузка при эмиттере, т. е. г~ = Вя)(Иь = 2,5 кОм)~10 кОм = 2 кОм.
Следовательно, А„= 100 х 2 кОм/(4 кОм+ 200 кОм) = 200 кОм/204 кОм = 0,98. У эмиттерного повторителя коэффициент усиления чуть меньше единицы. Он положительный, что значит, что эмиттерный повторитель не переворачивает фазу. ~~~~88 Глава б. Усилители малого сигнала и г-, у- и Ь-нара иекары +1г в +1г в 10 ком -1г в Рис. 6.16. Рис. 6.17. Входной импедапс, наблюдаемый на базе Ядь „> -Ьу,.Я,=100х2 О =200 Ом, который весьма высок. Входной импеданс усилителя Яв = Ц~Е;<ык,>, где В = В1 ))Вг = 80 кОм((40 кОм = = 26,6 кОм = 26,6 кОм))200 кОм 23,5 кОм. 6.8. Заключение Малосигнальные усилители часто анализируются при помощи Ь-параме. тров, при этом точные выражения достаточно сложны. Поскольку Ь-параметры меняются, например, от тока коллектора в схеме с ОЭ и от прибора к прибору даже у приборов из одной партии, обычно достаточно получить характеристики усилителя, используя приблизительные формулы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
