Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 26
Текст из файла (страница 26)
ого тока, снимается между эмиттером и коллектором через конденсатор связи С,, т.е. коллектор является общим электродом для входа и выхода. Рис 3 13 Схема усилительного каскада с общим коллектором 134 !Вх — Ь 1 Б К рис.3.14 Схема замещения усилительного каскада с общим коллектором Я 1~Б1~ Б Бзк л +л" Б Б Для ненагруженного усилительного каскада с общим коллектором можно составить следующие уравнения: по первому закону Кирхгофа для узла Э 'вх + !г2! !вх -622 и„„, — и,м„/А~ = О, (3.17) по второму закону Кирхгофа для контура, проходящего через входную и выходную цепи, и =ь ~ +и „=ЛЫ ~х и,„, Выражая ток ~„, из уравнения (3.18) (3.18) ивх — ивых (3.19) нпо одставляя это соотношение в (3.! 7), получим связь между выходным 135 В режиме покоя, т.е.
при ивх= О, между базой и эмиттером создается начальное напряжение смещения, определяемое формулой (3.15). Его значение выбирают таким, чтобы рабочая точка в режиме покоя находилась примерно посередине линейного (рабочего) участка входной характеристики. При наличии переменного входного напряжения и „появляется переменная составляющая эмиттерного тока гэ, которая создает на резисторе Яэ выходное напряжение и„„= Я~ 1~ . Для определения основных параметров усилительного каскада с общим коллектором рассмотрим его схему замещения, в которой использована схема замещения транзистора (на рис. 3.14 обведена пунктиром). Резисторы базовой цепи Я'Б и Я "Б учтены резистивным элементом с сопротивлением и входным напряжением усилительного каскада с общим коллектором ивх (1//!! ! + /!2!й! ! ) ивх (3.20) вых 1//!!+/2!//!!+1аЭ+/22 1+/, 1+/22 Э "!г+ь,дя, Из полученного выражения видно, что выходное напряжение всег.
да меньше входного, т.е. коэффициент усиления по напряжению уса. лительного каскада с общим коллектором К 1/вых и= !./вх (3.21) ! 1+/,„22 " !П ~х2~Тхэ меньше единицы, поэтому его правильнее называть коэффициентом передачи напряжения. Учитывая, что /!22 = 1О + 1О См, а Яэ =10 — 5.
-6 +10 Ом и, следовательно, /! 2 Лэ «1, формулу для коэффициента передачи напряжения приближенно можно записать в виде К!/ = (3.21а) 1+ !! (1 ~/!2! )/~Э Поскольку значения /!!! и А~ имеют одинаковый порядок, а /!2!»1, коэффициент К// мало отличается от единицы. Действительно, в усилительных каскадах с общим коллектором Х//= 0,9 + 0,99. Из схемы этого каскада видно, что выходное напряжение практически совпадает по фазе с входным. Поскольку выходное напряжение усилительных каскадов с общим коллектором мало отличается от входного численно и по фазе, их часто называют эмиттерными повторителями. Выражение для входного сопротивления эмиттерного повторителя можно получить, используя формулу (3.19) р //вх ~'вх /!! ! /7! ! вх /вх ~/Вх ~ вых 1 К~/ (3.22) 136 Так как значение К/ близко к единице, входное сопротивление эмиттерного повторителя много больше входного сопротивления /!!! транзистора и достигает нескольких десятков н сотен килоом.
При таких значениях входного сопротивления приходится учитывать сопротивления А'Б и Я "Б базовой цепи, которые на схеме замещения (рис. 3.14) представлены эквивалентным сопротивлением ЯБ,„, которое в усилителях ОЭ не учитывается. Таким образом, результирующее входное сопротивление эмиттернОго пов ! ОРителЯ 'Квх реэ /~вх +'~Б эк Можно показать, что выходное сопротивление эмиттерного повторителя (вывод не приводится ввиду его громоздкости) равно живых (3,23) 1+ л2! Задача 3.7. Определить коэффициенты усиления по напряжению К~ и по току Кп входное Я „ и выходное Явых сопротивления усилительного каскада с общим коллектором (рис. 3.13) на транзисторе ГТ322А, у которого /г! !— - 330 Ом, Ь2!=56, Л2~=6,25 10 ~ См, если сопротивление резистора Яэ =1 кОм. Р е ш е н и е.
Используя формулы для коэффициентов усиления по напряжению и по току, входного и выходного сопротивлений усилительного каскада с общим коллектором, получим: — 0,994; 1+1,, ! +"и нэ (! +1~2! )~Э вЂ” 55 кОм' Явых = 1-К!,, " 1+ Ь2! К, вх 54 7; )~э — 5,8 Ом. Задача 3.8. Найти значения К~, К~, Явх и Явых эмиттерного повторителя на транзисторе КТЗ!07А, у которого А! !=1300 Ом, 62!=100.
Ь2~=10 ~ См, если сопротивление резистора К~ =2 кОм. Ответ; К! =0,992; К~ =80,6; К,„=162,5 кО м; Я,ы„=! 3 Ом. 137 н имеет значение порядка нескольких единиц или десятков ом. Таким образом, эмиттерный повторитель обладает большим входным и малым выходным сопротивлениями. Следовательно, его коэффициент усиления по току может быть очень высоким. Эмиттерный повторитель обычно применяют для согласования высокоомного источника усиливаемого напряжения с низкоомным нагрузочным устройством.
В усилительных каскадах с общим коллектором температурная стабилизация обеспечивается основным резистором Аэ, включенным в эмиттерную цепь. В заключение отметим, что усилительные каскады с общей базой в промышленной электронике практически не применяются. 3.5. УСИЛИТЕЛЫ!ЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ В настоящее время широкое распространение получили усилительные каскады на полевых транзисторах, так как они обладают существенно большим входным сопротивлением по сравнению с усилительными каскадами на биполярных транзисторах. Наиболее часто используют усилительный каскад с общим истоком, схема которого приведена на рис.
3.15. В этом каскаде резистор Кс, с помощью которого осуществляетсяусиление, включен в цепь стока. В цепь истока полевого транзистора !'Т включен резистор Яи, создающий необходимое падение напряжения в режиме покоя ГЗО, являющееся напряжением смещения между затвором и истоком. Резистор Аз в цепи затвора обеспечивает в режиме покоя равенство потенциалов затвора н общей точки усилительного каскада. Следовательно, потенциал затвора ниже потенциала истока на падение напряжения на резисторе Ли от постоянной составляющей тока БИО.
Таким образом, потенциал затвора является отрицательным относительно потенциала истока. Входное напряжение подается па резистор Яз через разделительный конденсатор Г,!)ри подаче переменного входнсп о напряжения в канале полевого транзистора появляются переменные составляющие тока истока 1и и тока стока 1с, пРичем !и= !с. За счет падениЯ напРЯжениЯ на резисторе Аи от переменной составляющей тока 1и переменная составляющая напряжения между затвором и истоком, усиливаемая полевым транзистором, может быть значительно меньше входного напряжения: Яи1и !3 24) Это явление, называемое отрицательной обратной связью.
приводит к уменьшению коэффициента усиления усилительного каскада. Для его устранения параллельно резистору Ки включают конденсатор Ги, сопротивление которого на самой низкой частоте усиливаемого напряжения должно быть во много раз (обычно в 10 раз) меньше сопротивления резистора +Е( Рис 3.15.
Схема усилительного каскада с общим истоком 138 Емкость конденсатора звена автоматического смещения рассчитывают обычно по формуле Си= Ы (3.26) 2 яА)~и где~'„— наинизшая частота усиливаемого напряжения. При подаче на вход усилительного каскада переменного напряжения появляется переменная составляющая тока стока ~С. Изменение этого тока приводит к изменению напряжения ЕС между стоком и истоком; его переменная составляющая ис, численно равная и противоположная по фазе падению напряжения на резисторе АС, является выходным напряжением усилительного каскада: и..„=-Яс ~с (3.27) Видно, что выходное напряжение противофазно входному, причем оно значительно больше входного напряжения, так как напряжение в цепи стока значительно больше, чем в цепи затвора. )коэффициент усиления по напряжению усилительного каскада с общим истоком вых у ~с с 5у~ ~'вх ~~ + ~с (3.28) где де ~ — крутизна, а я — внутреннее (выходное) сопротивление палево ВОГО транзистора, Входное сопротивление полевых транзисторов, т.е.
сопротивление меж жду затвором и истоком. имеет значение порядка 10" Ом, поэтому 139 . При этом условии падение напряжения от тока истока на цепоч, Си, называемой звеном автоматического смещения, очень небольшое, так что по переменной составляющей тока исток можно читать соединенным с общей точкой усилительного каскада. Поэтому этот каскад называют усилительным каскадом с общим истоком. Выходное напряжение снимается через конденсатор связи Сс между стоком и общей точкой каскада, т.е. оно равно переменной составляющей напряжения между стоком и истоком. Рабочая точка в режиме покоя обычно соответствует середине линейного участка переходной характеристики, так как при этом нелинейные искажения усиливаемого напряжения минимальны. Выбрав положение рабочей точки и определив для нее значения напряжения смещения Узо и тока стока 1СО, находят сопротивление резистора звена автоматического смешения: 1с'ЗО ! и= ~ (3.25) входное сопротивление рассматриваемого усилительного каскада оп.
ределяется сопротивлением резистора Аз, который подключен параллельно входным зажимам полевого транзистора: Авх АЗ 10 +10 Выходное сопротивление г >временных полевых транзисторов, т.е. сопротивление между стоком и истоком, имеет значение порядка 10 — 1О- Ом, поэтому выходное сопротивление усилительного каска- 4 5 да на полевом транзисторе определяется сопротивлением резистора Ас . А,„= Ас =103+ 104 Ом, т.е. А, „« А „что является важным преимуществом усилительных каскадов на полевых транзисторах. Помимо усилительных каскадов с общим истоком в устройствах промышленной электроники применяют усилительные каскады с общим стоком (рис. 3.16). В этом каскаде нагрузочный резистор Аи включен в цепь истока, а сток по переменным составляющим тока и напряжения соединен с общей точкой усилителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
