14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 20

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

Текст из файла (страница 20)

Конденсатор Cф поэтому называют форсирующим (ускоряющий процессвключения транзистора).Рассмотрим диаграмму, отражающую величину потерь в транзисторе, работающем в ключевомрежиме. На рис. 3.40, а представлена форма входного импульса (ток базы I б ). На рис. 3.40, б упрощенно изображена форма импульса коллекторного тока I к .Для простоты будем считать, что ток базы I б нарастает в течение фронта tф1 линейно до величины I к max и в течение фронта tф2 спадает до величины обратного тока коллекторного переходаI к0 . На рис. 3.41, в показано изменение напряжения на коллекторе U к от максимального значения,приближенно равного Eк , до минимального значения U к0 .На рис.

3.40, г представлена мощность P , рассеиваемая на транзисторе:1PTt ф101uкэ iк dt Ttи1U к0 I к max dt Tt ф1t ф2tиuкэ iк dt 1Ttп Eк I к0 dt ,(3.57)t ф2где T – период следования импульсов; tф1 и tф2 – длительность фронта нарастания и спадания тока;u к и iк – мгновенное значение тока и напряжения в течение фронтов нарастания и спадания,tи – длительность импульса коллекторного тока; tп – длительность паузы между импульсами.71А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийИз выражения (3.57) следует, чтовторое слагаемое, несмотря на большуювеличину I к max , исчезающе мало, так какU к0  0 .

То же можно сказать и о четвертом слагаемом, которое очень мало из-затого, что I к0  0 . Таким образом получается, что мощность, рассеиваемая на транзисторе, работающем в ключевом режиме, а следовательно и нагрев транзистора,в основном определяется длительностьюфронтов, tф1 и tф2 и, частотой следованияIбTаtIкI к maxбtф1Uкtф2t1. Потери мощности наTU к0транзисторе, обусловленные указаннымивпричинами, называются динамическимиtпотерями или потерями на переключеPние. С целью снижения этих потерь следует уменьшать длительностью фронтовнарастания и спадания тока транзистора.tиtпДля этого служат так называемые форсигtрующие цепи, которые принудительноРис. 3.40.

Мощность, выделяемая на транзистореускоряют процесс нарастания и спаданияпри ключевом режиме работытока. В ключевом режиме КПД оказывается очень высоким, близким к 100 %. Этот режим преимущественно используется в силовых транзисторах, работающих в схемах бесконтактных прерывателей постоянного и переменного тока.Выводы:1. КПД усилительного каскада определяется режимом работы транзистора и связан с углом отсечки.2.

Различают режимы работы транзистора с отсечкой выходного тока (AB, B, C, D) и без отсечки(A), когда выходной ток протекает в течение всего периода входного сигнала.3. Усилительный каскад, работающий с отсечкой выходного тока, имеет наибольший КПД.Eкимпульсов f 3.12. Влияние температуры на работу усилительных каскадовТранзисторы установленные в электронной аппаратуре, во время работы подвергаются нагреванию как за счет собственного тепла, выделяющегося при протекании по ним тока, так и за счет внешних источников тепла, например, расположенных рядом нагревающихся деталей.

Как уже указывалосьвыше, изменение температурыоказывает значительное влияниеIкIб45 0С 20 0Сна работу полупроводниковыхприборов. В этом отношении не60 0Ссоставляют исключения и транзисторы. В качестве иллюстрации этого приведем пример изменения под действием темпе20 0Сратуры входных и выходных статических характеристик транзистора, включенного по схеме сU бэобщим эмиттером (рис. 3.41).U кэРасчеты показывают, чтоабпритакомзначительном измеРис. 3.41. Влияние температуры на статическиехарактеристики транзистора, включённого по схеме с общим эмиттеромнении характеристик, а с ними ипараметров, работа усилитель72А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийного каскада в условиях меняющейся температуры может стать совершенно неудовлетворительной.Для устранения этого недостатка в схемы усилителей вводится температурная стабилизация. Впервую очередь это касается стабилизации положения начальной рабочей точки. Наибольшее распространение для этой цели получили две схемы стабилизации: эмиттерная стабилизация и коллекторная стабилизация.3.12.1. Схема эмиттерной стабилизацииВ схеме усилительного каскада на рис.

3.42 в цепь эмиттера включено сопротивление Rэ , шунтированное конденсатором C э . Для создания смещения здесь используется де Eклитель напряжения R1  R2 . В соответRкI к0ствии с выбранным положением начальС2R1ной рабочей точки, определяемой напряжением смещения, в коллекторной цепиVT 1С1транзистора протекает начальный коллек U бэ0торный ток I к0 . Этот ток создает на эмитR2U выхтерном сопротивлении Rэ падениеU вхU R2IдRэ СэU Rэнапряжения:U Rэ  I к0 Rэ .(3.58) EкПолярность этого падения напряжения направлена навстречу падениюРис.

3.42. Схема эмиттерной стабилизации положения рабочей точкинапряжения на сопротивлении R2 делителя напряжения, создающего напряжение смещения. Поэтому результирующее напряжение, определяющее смещение рабочей точки составляет:U бэ0  U R 2  U Rэ  I д R2  I к0 Rэ .(3.59)При повышении температуры транзистора его начальный коллекторный ток I к0 возрастает, иследовательно возрастает второе слагаемое в (3.59).

Это приводит к снижению величины напряженияна базе U бэ0 и к уменьшению тока базы смещения I б см и к снижению начального коллекторного токаI к0 . То есть в данной схеме имеет место передача части энергии усиливаемого сигнала из выходнойцепи усилителя во входную, что называется обратной связью.Если подаваемый с выхода на вход усилителя сигнал обратной связи находится в противофазе свходным, ослабляет его, то такая обратная связь называется отрицательной, а если наоборот, сигналобратной связи находится в фазе с входным сигналом и усиливает его, то такая обратная часть называется положительной.В нашем случае сигнал обратной связи U Rэ вычитается из напряжения U R 2 , приложенного квходу усилителя, то есть обратная связь здесь отрицательная, а поскольку сигнал обратной связиU Rэ  I к 0 Rэ пропорционален выходному (коллекторному) току, то такая обратная связь называетсяобратной связью по току.

Легко показать, что отрицательная обратная связь уменьшает коэффициентусиления усилителя, но зато стабилизирует его начальную рабочую точку. Для того чтобы усиливаемый полезный сигнал (сигнал переменного тока) не ослаблялся под действием вводимой обратнойсвязи, параллельно сопротивлению обратной связи Rэ включается конденсатор Cэ . Имея малое сопротивление по переменной составляющей, он пропускает ее через себя, а постоянная составляющаяI к0 протекает через Rэ .

Поэтому в сигнале обратной связи нет падения напряжения от переменнойсоставляющей, и следовательно не будет уменьшаться коэффициент усиления.3.12.2. Схема коллекторной стабилизацииВ этой схеме (рис. 3.43, а) стабилизация осуществляется введением отрицательной обратнойсвязи по напряжению. Действительно, при повышении температуры возрастает начальный ток кол-73А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1.

Конспект лекций EкRкI к0RбС1VT1I б0U кэ0U вхRб2Rб1U вых EкаС1С2Rк EкС2VT1U вхСфU выхб EкРис. 3.43. Схемы коллекторной стабилизации положения рабочей точкилектора I к0 . Это приводит к увеличению падения напряжения на сопротивлении Rк и к уменьшению напряжения U кэ0 :(3.60)U кэ0  Eк  I к0 Rк ,т.е. отрицательный потенциал коллектора относительно эмиттера будетуменьшаться; а поскольку он через резистор Rб приложен к базе транзистора, то и отрицательный потенциал базы относительно эмиттера будетуменьшаться, т.е. будет снижатьсяначальный базовый ток (ток смещения), а начальный коллекторный токвернется к прежнему значению.Здесь, так же как и в предыдущей схеме под действием сигнала обратной связи стабилизируется начальный коллекторный ток I к0 .

Чтобы приэтом не снижать коэффициент усиления по переменной составляющей и неослаблять полезный сигнал, в схемувводят конденсатор Cф (рис. 3.43, б).В этом случае резистор Rб заменяют двумя резисторами Rб1 и Rб2 . Переменная, составляющая коллекторного напряжения, замыкается через конденсатор Cф и практически не оказывает влияние нанапряжение U бэ транзистора, а следовательно и на коэффициент усиления полезного сигнала.3.13.

Составной транзисторСоставным транзистором называется соединение двух и более транзисторов, эквивалентное одному транзистору, но с большим коэффициентом усиления или другими отличительными свойствами.Известно несколько схем составного транзистора.1. Схема Дарлингтона. Она характеризуетсятем,чтовходные цепи всех входящих в нее транзиVT1II б1Ксторов соединены последовательно, а выходные цек1пи – параллельно (рис. 3.44). Транзисторы VT1 иI к2VT 2VT 2 , входящие в состав составного транзистора,Бможно представить в виде одного транзистора с выводами эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К). КолI б2Электорный ток составного транзистора равен суммеколлекторных токов, входящих в него транзисторов:Рис.

3.44. Составной транзистор по схеме Дарлингтона(3.61)I к  I к1  I к2 .Коллекторный ток транзистора VT1 :(3.62)I к1  1I б1  1I б ,где 1 – коэффициент усиления по току транзистора VT1 .Коллекторный ток транзистора VT 2 :(3.63)I к2  2 I б2 ,где  2 – коэффициент усиления по току транзистора VT 2 , I б2 – ток базы транзистора VT 2 .Учитывая, что I б2  I к1  I б , получаемI к2  2 I б  I к1   2 I б  1I б .74А.В. Глазачев, В.П.

Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийКоэффициент усиления по току составного транзистора:II I  к  к1 к2 .IбIбПодставляя сюда значения I к1 и I к2 , получаем  1  2  12 .Входное сопротивление составного транзистораRвх  Rвх1  Rвх2 1  1 ,где Rвх1 и Rвх2 – входные сопротивления транзисторов VT1 и VT 2 , соответственно.Выходное сопротивление составного транзистораRRRвых  вых1 вых2 ,Rвых1  Rвых2(3.64)(3.65)(3.66)(3.67)где Rвых1 и Rвых2 – выходные сопротивления транзисторов VT1 и VT 2 , соответственно.VT 2КОчевидно, что мощность транзистора VT 2 должна быть больше мощности транзистора VT1 , т.к.VT 1I к2  I к1 .Следует отметить, что в схему составного транзиЭБстора Дарлингтона может быть включено и большееколичество отдельных транзисторов.Рис. 3.45. Схема на комплементарных транзисторах2.

Составной транзистор на комплементарныхтранзисторах (рис. 3.45) – транзисторах противоположных типов электропроводности p–n–p и n–p–n.Эта схема составного транзистора эквивалентна эмиттерному повторителю – транзистору, включенномупо схеме с общим коллектором. Он имеет большое входное сопротивление и малое выходное, чтоочень важно во входных каскадах усиления.3. Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме (рис. 3.46).

Она характеризуется тем,VT 1Кчто транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, аVT 2транзистор VT 2 – по схеме с общей базой. Такой составнойтранзистор эквивалентен одиночному транзистору, вклюБЭченному по схеме с общим эмиттером, но при этом он имеетгораздо лучшие частотные свойства и большую неискаженРис. 3.46. Каскодная схеманую мощность в нагрузке.Выводы:1. Соединение из двух или трёх транзисторов – составной транзистор – позволяет получить существенное увеличение коэффициента усиления по току или другие отличительные свойства по сравнениюс одиночным транзистором.3.14.

Усилители постоянного токаУсилителями постоянного тока называют такие устройства, которые могут усиливать медленно изменяющиеся электрические сигналы, то есть они способны усиливать и переменные и постоянные составляющие входного сигнала. Усилители постоянного тока имеют много разновидностей (дифференциальные, операционные, усилители с преобразованием входного сигнала и др.). Поскольку такиеустройства пропускают наряду с переменной составляющей еще и постоянную, то отдельные каскадыдолжны быть связаны между собой либо непосредственно, либо через резисторы, но не через разделительные конденсаторы или трансформаторы, которые не пропускают постоянную составляющую. Основную проблему усилителей постоянного тока представляет дрейф нуля – отклонение напряжения навыходе усилителя от начального (нулевого) значения при отсутствии входного сигнала.

Характеристики

Список файлов учебной работы