Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Окиветд д = 5000 мкСм, А„= 12. 10.6. МОП-транзистор в схеме на рис. 10.37 имеет К = 500 мкА/Вз и Ът = = 2,0 В. Найти ток стока 1, и выходное напряжение Ъ;„!. Ответи: 1, = 0,928 мкА, Ъ' „д = 4,64. +!О В Кю +6 В кеа +8 В +28 В ком Рис. 10.37 Рис. 10.33 Рис. 10.36 10.7. У МОП-транзнстора в схеме на рис. 10.38 К = 200 мкА/Вз и Ът = 1,5 В. Найти сопротивление Вд, при котором выходное напряжение Ъ'„! будет 4 В. Ответ: Вв дм 222 Ом.
~~~288 Глава 10. Схемы яа полевых транзисторах 10.9. У обедненного МОП-транзистора на рнс. 10.40 К = 1,0 мА/ВЯ и ет = = — 2 В. Найти 7;т и роя. Ответ." Ъ' с = 8 В, рое = 4 В. оее ь!5 В рю ь12 В -!2 В ь12 В Рис. 10.38 Рис. 10.40 Рис. 10.39 Рис. 10.41 10,10, у обогащенного МОП-транзистора на рис. 10.41 К = — 1,0 мА/В' и 1'т = = — 4 В. а) Покажите, что при любых значениях В транзистор будет в режиме насьпце пня. б) Чему равно 1; 1при К = со? Ответ: а) В схеме Ъае = Ъое, следовательно условие васьвцеиия, а именно Уие ) 1 се — Ът будет удовлетворено при любых В, б)Р ~ —— — 8В.
10.8. На рис. 10.39 показан обогащенный МОП-транзистор, включенный как резистор. У транзистора К = 500 мкА/Вз и ет = 2 В. а) Какой ток протекает через МОП-транзистор? б) Чему равно сопротивление постоянному току еле МОП-транзистора? в) Чему равно сопротивление переменному току г, МОП-транзистора? Ответ: а) 1 = 2,25 мА, б) гд, = 2,0 кОм в) тье ббб Ом. ГЛАВА 11 УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ В предыдущих главах мы обсуждали малосвгнальные усилители. Эти усилители работают в активной области и усиливают ток и напряжение без искажений, они также обеспечивают требуемые уровни импеданса при использовании в качестве буфернь1х усилителей.
В мэлосигнальных усилителях колебания тока и напряжения малы, и транзисторы обычно рассеивают мощность до нескольких сот милливатт. Теперь рассмотрим усилители мощности, которые должны выдавать в нагрузку большую мощность (> 0,5 Вт). Темы, рассмотренные в этой главе: графический анализ усилителей мощности; классификация усилителей мощности; проектирование и анализ усилителей класса А; искажения в усилителях класса В, их анализ и меры по снижению; проектирование и анализ усилителей класса АВ. 11.1.
Введение Первые каскады большинства электронных систем предназначены для обработки сигналов, где используются разные возможности малосигнальных усилителей. Выходной каскад, как правило, мощный каскад должен выдать и обеспечить на нагрузке большую мощность. К усилителям мощности и применяемым в них транзисторам предъявляются различные требования. Мощньгй транзистор, который входит в схему, должен Рассеивать большое количество тепла. Для этого у транзистора должны быть большая поверхность полупроводникового кристалла и металлический корпус.
Мощные транзисторы размещают в схеме так, чтобы максимально был обеспечен отвод тепла за счет конвенции или теплопроводности. Часто в системах с большой мощностью можно увидеть охлаждение вентиляторами. К другим важным характеристикам усилителей мощности относятся степень искажения выходного сигнала и коэффициент преобразования мощности. 1з †28 ~~~290 Глава 11. Усилипьели мощносгии 1! .2. Классификация усилителей мощности Мзлосигнзльные усилители на биполярных транзисторах по схеме включения были подразделены на схемы с общим эмиттером, с общим коллектором и общей базой. Аналогично, усилители на полевых транзисторах подразделяются на схемы с общим истоком, общим стоком и т. д.
Усилители мощности классифицируют по периоду сигнала, в течение которого выходные транзисторы включены и проводят ток. Предполагая, что входной сигнал синусоидальный, время протекания тока можно считать по углу проводимости. Обычно усилители мощности подразделяются на четыре класса: класс А, класс В, класс АВ и класс С. В усилителях класса А рабочая точка транзистора выбрана так, что транзистор остаегся в активной области и проводит ток в течение всего периода входного сигнала. Таким образом, угол проводимости 0 = ю1 = 360'. Форма выходного тока показана на рис.
11.1, а. Рабочая точка транзистора усилителя класса В смещена в точку отсечки (1с~1 = О) и это означает, что пока входного сигнала нет, проводимость не появляется. Положительные половины входного сигнала смещают эмиттерный переход и-р-и-транзистора прямо. Он остается в активной области и проводит ток только в течение половины периода входного сигнала. То есть, угол проводимости д равен 180'.
Форма выходного переменного тока представлена на рис. 11.1, б. Отрицательные половины входного синусоидального сигнала смещают прямо р-п-р-транзистор, и он переходит в проводящее состояние. На общей для двух транзисторов нагрузке появляется полная волна сигнала. Далее мы увидим, что усилитель, работающий в классе В, создает искаженную волну сигнала в результате искажений, появляющихся при переходе сигнала через ноль. В классе АВ приняты меры против таких искажений. В усилителе класса АВ рабочая точка транзистора смещена в точку, в которой Х~~~ ф О, но величина тока мала, она составляет 1 — 2 % от пиковой величины выходного тока схемы Угол проводимости чуть больше 180'.
Формы выходного тока приведены на рис. 11.1, в. Транзистор усилителя класса С смещен так, что коллекторный ток течет в период менее 180', реально В «180'. Форма выходного то ка показана на рис. 11.1, г, она имеет вид отдельных импульсов. Ко гда эти короткие импульсы возбуждают высокодобротный резонансный ЬС-контур, синусоидзльная форма сигнала восстанавливается. Наличие резонансного контура значительно сужает полосу пропускания усилителя класса С. У усилителей класса С наибольший коэффициент преобразо ванна (часть мощности постоянного тока, преобразованная в мощность переменного тока) по сравнению с усилителями других классов. Они бо л.8.
У« ~ 291) лее подходят для применения в радиочастотах, например в передатчиках, и мы далее их рассматривать не будем. О л 2к Зк 4к ю1 б) а) <180' г) >188 в) Рис. 11.1. Формы сигналов выходного тока различных классов усилителей: а)— класс А; б) — класс В; е) — класс АВ; г) — класс С Надо отметить, что большие колебания токов и напряжений в усилителях мощности и нелинейность характеристик транзистора совместно влияют на параметры усилителя. И малосигнальный анализ, предполагающий линейность работы транзистора, становится недействительным. Следовательно, в усилителях большого сигнала чаще применяются графические методы анализа.
!! .3. Усилители класса А Как было сказано вьппе, усилитель класса А работает с транзистором, смещенным так, чтобы проводить ток в течение всего периода сигнала. Таким образом, все малосигнальные усилители работают в режиме класса А. Но, как мы увидим далее, характеристики и задачи усилителя мощности иные. Схема простого усилителя класса А показана на рис. 11.2, а. Эта схема с общим змиттером, ее эквивалент для переменного тока приведен на рис. 11.2, б. Сначала нарисуем нагрузочную линию переменного тока, которая визуально помогает проводить анализ усилителей большого ~~~292 Глава 11. Усилители мощности сигнала.
Нагрузочная линия переменного тока отличается от нагрузочной линии постоянного тока, потому что эффективное сопротивление (импеданс), наблюдаемое с коллектора, для них разное (см. рис. 11.2). экос ес .Ф— б) а) Рис. 11.2. Типичный усилитель класса А (а); эквивалентны схема длл переменного тока (В) Суммирование напряжений в коллекторной цепи (по закону Кирхгоффа)приводит к уравнению: исе + ЕеТЕ + Ес~ С вЂ” О Отметим, что все строчные буквы в обозначениях токов и напряжений относятся к величинам переменного тока и напряжения. Вспомним, что те и тс — сопротивления (импедансы) переменному току, видимые соответственно с змиттера и коллектора. Так как ес г„уравнение примет вид ес (11.1) (ТС+ ТЕ) Переменный сигнал вызывает изменения коллекторного тока н напряжения. Их величины по постоянному току в точке Я равны 1СС) и ЪСЕО Мгновенные значения (постоянный ток (напряжение) + переменный ток (напряжение)) тока 1с и напряжения осе можно выразить как 1с = ее+ +1сс) или (11.2) Зс = зс — 1СС И ОСЕ = осе + гСЕЧ ИЛИ Есе — ОСЕ 1 СЕЯ.
(11.З) Подставив 1, и осе из уравнений (11.2) и (11.3) в уравнение (11.1), получим осе ТСЕЯ (ТС + ТЕ) (ТС + ТЕ) ».>. У . А 2934> Есс ~СЕЦ гс = 1с>7+ (гс + ге) 1 (гс + ге) (11А) Для ес и осе — зто линейное уравнение. Оно представляется прямой линией у = т>с+ с, которая имеет крутизну гп и точку пересечения с вертикальной осью с. В уравнении (11.4) крутизна и точка пересечения с вертикальной осью следующие: крутизна = — 1/(гс + ге) > пересечение с вертикальной осью = 7сд + Ъсе<~/(гс + ге). График уравнения (11.4) называется назрузочнал линии по переменномр току.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
