14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 19

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

Текст из файла (страница 19)

3.30). Ток в выходной цепи протекает в течение всегопериода, а угол отсечAки  равен 180 . Транзистор работает в акI к0тивном режиме наблизких к линейнымучасткаххарактеристик, поэтому искаженияусиливаемогосигнала здесь миниU вх max U сммальны. Однако из-забольшогозначенияAначального коллекторuвхного тока I к0 КПДI см  I б0такого усилителя низкий (теоретически неIболее 25 %, а реальныеU бэ вх maxзначения и того ниже),Рис. 3.30. Усиление в режиме класса Апоэтому такой режимприменяют в маломощных каскадах предварительного усиления.I вых maxIб2iб3.11.2. Режим класса ВЭтот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка находится в начале характеристикипередачи по току I к  f I б  (рис.

3.31). Ток нагрузки протекает по коллекторной цепи транзисторатолько в течение одного полупериода входного сигнала, а в течение второго полупериода транзисторзакрыт, так как его рабочая точка будет находиться в зоне отсечки. КПД усилителя в режиме класса Взначительно выше (составляет 60…70 %), чем в режиме класса А, так как начальный коллекторныйток I к0 здесь равен нулю. Угол отсечки  равен 90 . Однако у усилителей класса В есть и существенныйнедостаток – большой уроIкiквень нелинейных искажений(колоколообразныеискажения),вызванныхuвхповышеннойнелинейностью усиления транзистора,Aкогда он находится вблизирежима отсечки.IбДля того чтобы усилитьвходной сигнал в течениеобоих полупериодов, используют двухтактные схемы усилителей, когда в течениеiбодного полупериода работаетU бэодин транзистор, а в течениедругого полупериода – второйРис.

3.31. Усиление в режиме класса Втранзистор в этом же режиме.67А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийНа рис. 3.32 представлена схема двухтактного эмиттерного повторителя на транзисторах противоположного типа, но с идентичными параметрами, образующих так называемую комплементарную пару. Для питания коллекСфR1VT1iк1Eк1торной цепи используется два одинаковыхисточника питания Eк1 и Eк2 , которые соRнС1здают обратное включение коллекторныхVT 2переходов.

Резисторы R1 и R2 одинаковы,uвхпри uвх  0 они фиксируют потенциал базEiк2к2транзисторов, равный потенциалу корпуса.СфR2Режим класса В обычно используютпреимущественно в мощных двухтактныхусилителях, однако в чистом виде его применяют редко. Чаще в качестве рабочего реРис. 3.32. Двухтактная схема класса Вжима используют промежуточный режимс симметричным источником питаниякласса AB.3.11.3. Режим класса АВРежиму усиления класса АВ соответствует режим работы усилительного каскада, при которомток в выходной цепи протекает больше половины периода изменения напряжения входного сигнала.Этот режим используется для уменьшения нелинейных искажений усиливаемого сигнала, которые возникают из-за нелинейности начальных участков входных вольт-амперных характеристик транзисторов (рис.

3.33).При отсутствии входногосигнала в режиме покоя транiкIкзистор немного приоткрыт ичерез него протекает ток, составляющий 1015% от максимального тока при заданномвходном сигнале. Угол отсечкив этом случае составляетA120130 .При работе двухтактныхусилительных каскадов в режиме класса АВ происходит перекрытие положительной и отрицательной полуволн тока плечдвухактного каскада, что приiбU бэводит к компенсации нелинейных искажений, возникающихРис. 3.33. Усиление в режиме класса АВза счет нелинейности начальных участков вольт-амперныххарактеристик транзистора.Схема двухтактного усилительного каскада, работающего в классе AB, приведена на рис. 3.34.Коллекторные токи покоя I к 01 и I к 02 задаются напряжением смещения, подаваемым на ба-uвхIбзы транзисторов с сопротивлений R2 и R3 , и составляют незначительную часть максимального токав нагрузке:I к 01, 02  0,05  0,15 I к max ,68А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийR1С1uвх EкСфR2VT1R3VT 2R4Iк 1Iк mU R 2  U бэ 01I к 01I к 02 U бэ1U R3  U бэ 02U бэ2С2RнIк mIк 2 Eк2uбРис. 3.34. Двухтактная схема класса AВс делителем напряженияIн2Рис. 3.35. Характеристика управления двухтакной схемы,работающей в классе ABвследствие этого результирующая характеристика управления двухтактной схемы класса AB принимаетлинейный вид (штрихпунктирная линия на рис. 3.35).Напряжения смещения транзисторов VT1 и VT 2 определяются какU бэ 01  U R 2 ; U бэ 02  U R 3 .Ток делителя R1 , R2 , R3 , R4 должен быть не менее I б max :I д  3 5I б max .Чем ближе работа усилительного каскада к классу A (чем больше угол отсечки    ), тем2меньше КПД, но лучше линейность усиления.КПД каскадов при таком классе усиления выше, чем для класса А, но меньше, чем в классе В,за счет наличия малого коллекторного тока I к0 .3.11.4.

Режим класса СВ режиме класса С рабочая точка А располагается выше начальной точки характеристики передачи по току (рис. 3.36).Здесь ток коллекторной цепи протекает в течение времени, которое меньше половины периодавходного сигнала, поэтому уголIкiкотсечки   90 . Поскольку большеполовины рабочего времени транuвхзистор закрыт (коллекторный токравен нулю), мощность, потребляAемая от источника питания, снижается, так что КПД каскада приблиIбжается к 100%.Из-за больших нелинейныхискажений режим класса С неиспользуется в усилителях звукоiбвой частоты, этот режим нашелUбэприменение в мощных резонансных усилителях (например, радиоРис.

3.36. Усиление в режиме класса Спередатчиках).69А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийРежим насыщения3.11.5. Режим класса DИначе этот режим называется ключевым режимом. В этом режиме рабочая точка может находиться только в двух возможных положениях: либо в зоне отсечки (транзистор заперт и его можнорассматривать как разомкнутый ключ), либо в зоне насыщения (транзистор полностью открыт и егоможно рассматривать как замкнутый ключ).

В активной зоне рабочая точка находится только в течениекороткого промежутка времени, необходимого для перехода её из одной зоны в другую. Поэтому приработе в ключевом режиме линия нагрузки может на среднем своем участке выходить за пределыгиперболы допустимых мощностей, при условии, что переход транзистора из закрытого состояния воткрытое и наоборот производится достаточноIкбыстро (рис.

3.37).Как уже было показано выше, транзисторI к maxPк доп2врежимеотсечки можно представить в видеI б насI к нас2разомкнутого ключа, так как практически всенапряжение источника питания падает междуего эмиттером и коллектором, а ток коллектораI к близок к нулю. Входное напряжение U вхЛиния нагрузкиприложено к эмиттерному переходу транзистора в запирающем направлении (рис.

3.38).I б1  0В режиме насыщения во входной цепи1транзисторапротекает достаточно большойI к0Iб  0Режим отсечкиток базы, при котором ток коллектора достигаU кэ2  U кэ нас  U кэ0 U кэ1 Eк U кэет максимального значения I к нас2 , близкого кI к max – максимально возможному току в цеРис. 3.37. Ключевой режим работы транзисторапи источника питания. При этом напряжениеU кэ транзистора имеет минимальное значение U кэ0 , близкое к нулю, что позволяет представитьтранзистор в виде замкнутого ключа. Отсюда и название этого режима работы – ключевой. В режименасыщения напряжение на коллекторном переходе U бк может быть определено:(3.54)U бк   Eк  I к Rк  U бэ .В обычном режиме напряжение Uбк смещает коллекторный переход в обратном направлении, т.е. U бк  0 .Учитывая то, что в режиме насыщения U бэ  0 , третьим слагаемым в выражении (3.32) можнопренебречь. Тогда при достаточно большом базовом токе Iб , ток коллектора I к  I б , где  – Eккоэффициент передачи по току, может достичьCфвеличины, при которойRкIк(3.55)I к Rк  Eк .Rб U бкПри выполнении этого условия знак U бк вVT1выражении (3.54) изменится на противоположный: U бк  0 , т.е.

коллекторный переход будетIбU выхU вхU бэ I эсмещен в прямом направлении, так же как иэмиттерный. Минимальное значение базового Eктока, при котором выполняется условие (3.55),называется током насыщения I б нас . ВыражениеРис. 3.38. Схема ключевого режима работы транзистора(3.55) называют критерием насыщения транзистора. Чем больше базовый ток значения I б нас , тем глубже насыщение транзистора, тем больше заряд инжектированных из эмиттера носителей накапливается в базе. Относительное значение этогопревышения называется степенью насыщения N транзистора:I  I б насN б.(3.56)I б нас70А.В. Глазачев, В.П. Петрович.

Электроника 1.1. Конспект лекцийРассмотрим переходный процесс переключения транзистора. Пусть на вход транзистора подан сигнал(рис. 3.39). На интервале 0t1 эмиттерный переход смещен в прямом направлении и по нему протекает базовый ток I б . При этом ток в коллекторной цепи начнет протекать с задержкой на время t з ,которое требуется инжектируемым в базу носителям для прохождения расстояния, равного ширинебазовой области.Затем коллекторный ток нарастает постепенно в течение времени tф1 , что связано с процессомнакопления носителей в базе. После окончания входного импульса в точке t1 входной сигнал меняет полярность; эмиттерный переход смещается в обратIбном направлении и инжекция носителей в базу прекращается.

Но поскольку в базе был накоплен некоторый заряд носителей, то ток коллектора еще в течение времени t р будет поддерживаться, а затемt1t2снижаться до нуля в течение времени tф2 . Время t рtназывают временем рассасывания неосновных ноIксителей в зоне базы.

Таким образом, импульс коллекторного тока существенно отличается от входного импульса в первую очередь тем, что имеет заметные фронты нарастания и спадания.Фронт спадания коллекторного тока в осt р tф2ttф1tзновном определяется степенью насыщения транзистора. Поэтому с целью избегания глубокогоРис.3.39. Переходный процесс переключения транзисторанасыщения в цепь базы обычно вводят ограничительное сопротивление Rб (рис. 3.38). А с целью уменьшения времени включения tф1 это ограничительное сопротивление шунтируют конденсатором Cф , который в первый момент времени шунтирует сопротивление Rб и поэтому обеспечивает быстрое нарастание базового, а следовательно, и коллекторного тока I к . Затем, когда он зарядится от источника входного сигнала, ток базы потечет ужечерез ограничительное сопротивление Rб и будет ограничен рост тока I б и, следовательно, степеньнасыщения транзистора.

Характеристики

Список файлов учебной работы