14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Поэтому в режиме насыщения транзистор можно представить в виде замкнутого ключа.Промежуточное положение рабочей точки между зоной отсечки и зоной насыщения определяет работу транзистора в режиме усиления, а область, где она находится, называется активной областью. Приработе в этой области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.3.8. Предельные режимы работы транзистораВ паспортных данных каждого транзистора указывается его предельно допустимая мощностьрассеивания, превышение которой недопустимо, так как ведет к тепловому разрушению полупроводниковой структуры.

Возьмем это значение мощности Pк доп , и учитывая, что оно равно:(3.46)Pк доп  U кэ I к доп .Будем задавать дискретные значения напряжения U кэ : U кэ1 , U кэ2 , U кэ3 и т.д., и для каждогоэтого значения напряжения вычислим предельно допустимое значение коллекторного тока I к доп :IкI к доп1PPI к доп1  к доп , I к доп2  к доп и т. д.U кэ1U кэ2Отложим эти значения напряжений итоков в осях координат (рис. 3.24) и построимпо полученным точкам кривую, называемуюгиперболой допустимых мощностей.Эта кривая делит всю площадь первогоквадранта семейства выходных характеристик нарабочую и нерабочую области. Если теперь совместить эту кривую с выходными характеристикамитранзистора, то очевидно, что линия нагрузки недолжна выходить за пределы рабочей области,чтобы не вывести транзистор из строя.На рис.

3.24 заштрихована рабочая область семейства выходных характеристик тран-Pк допI к доп2I к доп3I к доп4U кэ доп1 U кэ доп2 U кэ доп3 U кэ доп4 UкэРис. 3.24. Гипербола допустимых мощностей62А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийзистора для схемы с общим эмиттером.3.9. Расчёт рабочего режима транзистораКак уже было отмечено выше, в подавляющем большинстве случаев транзистор усиливает сигналы переменного тока, т. е.

на вход транзистора подается чаще всего знакопеременный сигнал. Нопоскольку эмиттерный р–n-переход обладает вентильными свойствами, то через него пройдет толькоположительная полуволна входного сигнала, а отрицательная полуволна будет им срезана и, следовательно, усиливаться не будет. Для того чтобы этого не было, чтобы усилить весь сигнал, во входнуюцепь транзистора вводят так называемое смещение.Смысл смещения ясен из рис. 3.25.

Знакопеременный входной сигнал Uвх накладывается напостоянное напряжение смещения Eсм таким образом, что результирующее напряжение U бэ остается однополярным, и следовательно может быть усилено транзистором. Поэтому принципиальнаясхема усилительного каскада в этом случае выглядит так, как представлено на рис.

3.26, а.Источник напряжения смещения создает во входной цепи транзистора постоянный по величинеток смещения I см . Для того чтобы исключитьEбэвлияние источника Eсм на источник входного сигнала в цепь вводится разделительныйконденсатор C1 , который пропускает переEсмменный входной сигнал, но создает развязкупо постоянной составляющей. Для такой жецели служит выходной разделительный конденсатор C2 , который пропускает переменную составляющую выходного напряжения иtне пропускает его постоянную составляюU вхщую.

Смещение может вводиться как припомощи отдельного источника Есм (рис.Рис. 3.25. Смещение усиливаемого сигнала3.26, а), так и с использованием для этой цели источника коллекторного питания Eк . Этоможно сделать при помощи делителя напряжения R1 и R2 (рис. 3.26, б). Ток I д , протекающий по делителю напряжения R1  R2 под действием источника питания Eк , создает на резисторе R2 падениенапряжения(3.47)U R2  I д R2 ,которое должно быть равно требуемой величине напряжения смещения Eсм .При расчете делителя ток I д выбирают в несколько раз больше тока смещения:I д  3  5I см .(3.48)Избыточное напряжение источника питания падает на резисторе R1 :I д R1  Eк  U R 2 .(3.49)Такой способ введения смещения называется смещение фиксированным напряжением.Другой способ введения смещения заключается в использовании балластного резистора Rб вбазовой цепи транзистора (рис.

3.26, в). В этом случае ток, протекающий по цепи  Eк , эмиттер – базатранзистора, Rб ,  Eк должен быть равен току смещения:E  U бэI см  к.(3.50)RбОтсюда величина Rб должна быть равна:E  U бэRб  к.I смТакой способ называется смещение фиксированным током.63(3.51)А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекций EкRкС2VT1С1U вхU выхEсм  I см Eка Eк EкR1RбRкRкС2С1U вхС2VT1IдR2С1VT1U вхU выхU выхI смI смб Eкв EкРис. 3.26.

Способы создания смещения входного сигнала:а – введением источникаEсм ; б – фиксированным напряжением; в – фиксированным током3.10. Динамические характеристики транзистораХарактеристики транзистора, когда в его выходную цепь включают различные виды нагрузок,называют динамическими, а режимы, возникающие при этом, – динамическими режимами.Рассмотрим работу транзисторного усилительного каскада, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 3.27). Если входной сигнал отсутствует( uвх  0 ), линия нагрузки может быть построена опи Eксанным ранее методом по двум точкам: Eк на осиRкEабсцисс и I к max  к на оси ординат.RкС2Для того, что бы искажения усиливаемого сигVT1С1нала были минимальными, смещение надо выбратьтак, чтобы начальная рабочая точка (при отсутствииRнuвхU выхвходного сигнала) располагалась в середине линейIного участка входной характеристики (точка A наEсм  смрис.

3.28, б). Тогда при изменении входного сигналанапряжение U бэ будет изменяться на величину EкU бэ max от начального значения U бэ 0 , вызывая изРис. 3.27. Схема усилительного каскадаменение базового на величину I б max от начальногозначения I б0 (рис. 3.28, б).64А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийКоллекторный токIкпри этом будет изменятьсяEотносительно начальногоiкEкколлекторного тока I к0Rк(рис.

3.28, б), соответствуiвыхiб  I б0  I б maxB Bющего базовому току I см , вI к maxiб  I б0Асторону увеличения и всторону уменьшения на веiб  I б0  I б maxСличину амплитуды переС Iк 0меннойсоставляющейI0бI к max . Выходное напряжение uвых при этом будетtEк U кэU кэ 0Uкэmaxтоже изменяться от начального значения U кэ0 вuвыхбольшую и в меньшую стоtрону на величину амплитуаIбды своей переменной составляющей U кэ max .iбiвхBОтметим, что в расI б maxсматриваемой схеме увеAличению входного сигналасоответствует увеличениебазового тока, а следоваСтельно, и коллекторногоI б0тока, а выходное напряжение uвых при этом уменьшается.

Из чего следует, чтоtU бэU бэ 0в этой схеме входное и выходное напряжение измеU бэ maxняются в противофазе. ПеuвхtременнаясоставляющаябвыходногонапряженияРис. 3.28. Динамические характеристики транзисторапроходит через разделительный конденсатор C2 и выделяется на нагрузке Rн . В качестве нагрузки может служить и входноесопротивление следующего каскада усиления, а характер нагрузки в общем случае может быть различным.

По переменному току нагрузка усилительного каскада Rн состоит из параллельно включенных сопротивлений Rк и Rн (рис. 3.28):Rк Rн,(3.52)Rк  Rна по постоянному току – только Rк . Поэтому и линия нагрузки по постоянной и переменной составляющим будет проходить по разному. Так, если сопротивление нагрузки Rн по переменному токуRн меньше Rк – сопротивления по постоянному току, то линия нагрузки будет проходить через ту же рабочую точку A , но под другим углом  :(3.53)  arctgRн  ,следовательно, линия нагрузки пойдет круче.Рассмотренные зависимости можно расположить на одном рисунке так, что в первом квадранте поместить выходные характеристики транзистора с построенной линией нагрузки, а в третьемквадранте – входные характеристики (рис.

3.29). Тогда, используя точки пересечения линии нагрузкипо переменному току с выходными характеристиками и входные характеристики транзистора, стро-65А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийим характеристику управления I к  f I б  транзистора по переменному току, которая теперь, приработе с нагрузкой, называется динамической.IкI б8I к  f I б  1I б7I б612I б52iвых3I вых maxI б434I б345I б2566IбI б6 I б5 I б4 I б3 I б2 I б1I смI вх maxI б1U кэuвыхiвхU вых maxU смU кэ  0 ВuвхU вх maxU кэ  5 ВU бэРис.

3.303.11. Режимы работы усилительных каскадовПоскольку характеристики транзистора существенно нелинейны, то в процессе усиления входного сигнала имеют место искажения, которые называют нелинейными. Величина искажений в большойстепени зависит от выбора начальной рабочей точки на линии нагрузки и от амплитуды входного сигнала. В зависимости от этого различают следующие основные режимы работы усилителя: режим класса A ; режим класса B ; режим класса AB ; режим класса C ; режим класса D .Количественно режим работы усилителя характеризуется углом отсечки  – половиной той части периода входного сигнала, в течение которого в выходной цепи транзистора протекает токнагрузки. Угол отсечки выражают в градусах или радианах.3.11.1.

Режим класса АЭтот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка, определяемая смещением,находится в середине линейного участка входной характеристики, а следовательно, и характеристикипередачи по току I к  f I б  .66А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийАмплитуда входного сигнала здесь такова, что суммарное значение U см  uвх  не имеет отрицательных значений, а поэтому базовый ток iб , а следовательно, и коллекторный ток iк нигде не снижаютсядонуляiкIк(рис.

Характеристики

Список файлов учебной работы