1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Для определения ~, используем определитель ГЛАВА 4 выражает зависимость между Ь,.„Ь, и постоянным током коллектора Ь,, = ЗОЬг,/1е, (4.3) " где 1 ж 1 и выражается в миллиамперах. Уравнение (4.3) позволяет сделать вывод, что Ь-параметры переменного тока зависят от смещения по постоянному току. Пример 4.5 а, Используя только зависимости на рис. 11 приложения А, определить Ь,, при 1~ = 1с = 5 МА. б.
То же при 1С = 1 мА. в, Сравнить полученные ответы со значениями Ь, на графике рис...1„.~,, АНАЛИЗ УСИЛИТЕЛЕЙ 135 Пример 4.б Для схемы на рис. 4.1 определить Я „и о „. Заметим, что это сопротивление Тевенина переменному току. Сопротивление постоянному току ~см. гл, 3) определяется Яв = Яв, Й Явг. ИГтоцник ня пйяжРиия, тенРьтимя Решение Атл — это сопротивление Тевенина в направлении от базы при коротко- замкнутом источнике напряжения. В нашем случае оно'равно сопротивлению трех резисторов, включенных параллельно между базой и землей, а именно: ~тл — ~к И ~в1 ~~ ~вг.
ГЛАВА 4 Заметим также, что Я, зависит Пример 4.7 По точным формулам определить коэффициенты усиления и сопротивления для схемы на рис. 4.4, если Ь-параметры берутся из характеристик при А, = 02/Г1 = Ьхлс/(Ь; + Л Лс) А,— ~ /~,— Ь ~(1+Ь,Я ), ~; = ~1!~1 = ~~ ~с + Ь )~Фас + 1) ~о ~2/ ~2 ! Г~ = О ~ ю + ~ть)/~'-~ + Ьо~ть) ~ где Л" — величина определителя Ь-параметров от А , а А, зависит от А,„, ?...—,...~,ъхА Г«~~ ~~~~тхъ,сер 4 д) Р,,—,, 1яОО (~~я тх,Р...,—...э')О') (1~,р (4.4) (4.5) (4.6) ~4.7) 138 ГЛАВА 4 вится равным напряжению на базе транзистора, или )гть!!г,„= 1. Таким образом, при подключении генератора непосредственно к базе коэффициенты усиления схемы и транзистора одинаковы, и уравнение (4.11) сводится к (4.8).
Пример 4.8 Используя данные из примера 4.7 (Ь; = 150, Ьы = 900 Ом, Ят„= 2292 Ом, Я = 1800 Ом), определить коэффициенты усиления по току и потьнапряжению транзистора и коэффициент усиления по напряжению усилителя. Решение Коэффициенты усиления определим из уравнений (4.8) — (4.11): — Ь.еЯ вЂ” !50 1800 Ом А.и. Ь 900 Ом -Ьг,Яс Рть — 150 1800 Рть 840 ть А )см В табл. 4.1 проведено сравнение коэффициентов усиления, рассчитанных по точным формулам, определенных приближенным методом и измеренных в лаборатории (см. разд.
4.5.3). Видно, что результаты, полученные точным и приближенным методами, практически совпадают. Таблнна 4.1. Значении параметров, полученных методамн точного и приближенного вычвсленнй и путем измерений Приближенные аычислеииа (пример 4.8) Лабораторные измерение Точные вычисление (пример 4.7) Параметр !274! !43 940 Ом 18,2 — 300 150 900 Ом 19,4" — 297,3 142,3 862 Ом А,ап А,п, Я, А„аы " Предполагалось, что сть)с,„= 0,23 (см. пример 4.П).
Пример 4.9 Для схемы на рис. 4.7 определить: А„п, А„пр Ам.м, Агпм. Решение Так как дан только Ь .„ сначала находим ток покоя и Ьы Ксс' Явз 20 В. 2,5 кОм )'вв— 4В, Явг + Явз 12,5 кОм Приближенные формулы можно использовать только в том случае, если Ьг, н Ьы известны. Однако для многих транзисторов приводятся лишь значения Ьг,. Но можно определить ток покоя, и тогда Ьы будет определяться приближенной формулой Ьы = 30Ь„,/Те. Полный анализ схемы этого типа приведен в примере 4.9.
140 ГЛАВА 4 Напряжение на делителе Я',„е,„462 Ом е,„ Яв + Я;„ 2462 Ом Аи,ь) = (еь/е„) (и / "ь) = О,! 876 200 = 37,52 Метод 2: Во втором методе используется (4.11): Аи«ь~ = Рг«Яс/Я;«+ Ятьй Мтъ/в.,). В этом случае сопротивление Тевенина в направлении от базы равно двум параллельно включенным 2000-Ом резисторам или 1000 Ом. 100'1200 "ть "ть А „= .— =75 —. «(« ~ в Теперь можно вычислить отношение входного напряжения Тевенина к действующему входному напряжению. При разомкнутой цепи базы генератор входного напряжения имеет вид двух 2000-Ом резисторов, соединенных последовательно (рис. 4.7,6).
Поэтому е ь/е,„= 0,5 и А„„„, = 0,5.75 = 37,5. Коэффициент усиления по току усилителя определяется как отношение выходного тока к входному (току генератора): '1ь«ь, = ~«../~.. = О.../~ь)йь/~в.), но 1,„„/1« = Ьлм следовательно, нужно определить только 1„//ип Поскольку 1,„ протекает через параллельно соединенные резисторы смещения и Йь„ то отношение токов 1«/1,„= 2000/2600 = 0,77. Отсюда Ая«ь> = (1 */1ь)(1ь/1*) = 100'О 77 = 77. Пример 4.10" Проверить результаты примера 4.9, предположив, что и,„= 100 мВ.
Определить напряжения на базе и на коллекторе и токи, протекающие через каждый из резисторов. Решение Решение можно было бы сразу начать, определив, что е, = 3,75 В, поскольку оно равно входному напряжению, умноженному на А„,„,. К сожалению, это не дает понимания процессов, происходящих в схеме. Поэтому вычисления начнем с определения токов: 1,„= и,„/1Яв + Я',„) = 100 мВ/2462 Ом = 40,6 мкА.
Напряжение на базе, задаваемое делителем, еь — — (462 Ом/2462 Ом) в,„= 18,76 мВ, отсюда 1 = пь//ь„= 18,76 мВ/600 Ом = 31,26 мкА, 1« = /ьг«1ь = 3126 мА " Этот пример может быть опущен при первом прочтении. АНАЛИЗ УСИЛИТЕЛЕЙ 141 и наконец, 1;„„= -3„126 мА 1200 Ом = — 3,751 В. Рис. 4.8 представляет собой окончательный вариант схемы усилителя с указанием переменных напряжений и токов. Заметим, что коэффициент усиления по току усилится равен ~,„„/~'.„= 3,12 мА/40,б мкА = 77, как и было определено ранее.
ГЛАВА 4 Пример 4.11 По значениям параметров, данным на рис, 4.9, определить А.„, А,„„,, Ь,, и Ь~,. Решение А,<„~ — — — ~,/~ь — — — 3,86 В/1,14 мВ = — 274, А„,„, = ~,/о,„= — 3,86 В/0,212 В = — 18,2. Переменные токи через каждый из резисторов могут быть определены по заданным напряжениям: г~, = (212 м — 14 мВ)/10000 Ом = 19,8 мкА, ГЛАВА 4 Прямер 4.13 Предположим, что параметры цепи смешения в схеме на рис.
4.10 такие же, как и на рис. 4.9, 1са — — 5 мА и подключен только резистор Я, =!800 Ом. Каков максимально возможный размах напряжения на коллекторе? Решение Эту задачу можно решить двумя методами. В первом случае исходим из того, что 1' = 11 В и 1' = 1,2 В. Таким образом, коллекторное напряжение может изменяться вниз на 9,8 В н вверх на 9 В (до 1с ), т, е, максимальная амплитуда сигнала должна быть не больше 9 В. Во втором методе используем уравнение наклонной прямой (см.
разд. З.б.2). Рабочая точка имеет координаты: 1' о — — 9,8 В (1! В на коллекторе минус 1,2 В на эмиттере) и 1 = 5 мА. Тогда уравнение этой линии — 1 1с — 5 мА = — ($~е — 9,8 В). Когда 1 = О, линия нагрузки пересекает ось Кв точке 1' = 18,8 В. Поэтому 1'се может изменяться вниз на 9,8 В и вверх на 9 В (от 9,8 до 18,8 В), прежде чем начнется ограничение. Пример 4.14 Решить пример 4.13, если в схему добавлен конденсатор и 1200-Ом резистор нагрузки. Решение Для составляющей переменного тока Я„включено параллельно Яс.
Линии нагрузки показаны на рис. 4.11. Поскольку добавление конденсатора и Я не влияет на смещение, то новая линия нагрузки для переменного тока будет проходить через ту же самую рабочую точку, иметь наклон — 1!Я', = — 1/720 Ом и описываться уравнением 1с — 5 мА = — !/720 ((се — 98). Когда 1с = О, то Рея = 13,4 В и линия нагрузки пересекает ось вепри 13,4 В. Следовательно, максимальная амплитуда, которая может быть получена на выходе, равна 3,6 В (от 9,8 до 13,4 В). Математически решить пример 4.14 проще, чем объяснить физику процесса.
Иногда трудно понять, почему добавление резистора нагрузки, не оказывающего влияния на положение рабочей точки, уменьшает размах выходного сигнала. Для понимания физических процессов рассмотрим назначение конденсатора связи. В любой схеме он заряжается до напряжения 1' (11 В на рис. 4.10). Емкость конденсатора должна быть достаточно большой, чтобы напряжение на нем оставалось постоянным. Теперь рассмотрим, что происходит, когда амплитуда входного сигнала имеет как раз такую величину, что достигает границы области отсечки транзистора (рис. 4.12,а). Схема для этого случая приведена на рис. 4.12,6. При достижении границы отсечки транзистор практически разомкнут (1; = 0) и весь ток протекает через резисторы и конденсатор.
Но так как на конденсаторе постоянное напряжение 11 В, ток на выходе определяется только девятью вольтами. Резисторы !200 и 1800 Ом АНАЛИЗ УСИЛИТЕЛЕЙ !47 схеме с ОБ положителен, т.е. фаза выходного сигнала совпадает с фазой входного. Пример 4.15 Рассчитать усилитель ОБ, если база заземлена, Яс = 1800 Ом, 1~с = 20 В и 1'ее = — 5 В. Выбрать такое Яе, чтобы 1сс —— 5 мА. Определить коэффициент усиления по току и по напряжению, если )ьг, = 150. Решение Рассчитаем сопротивление эмиттерного резистора для получения тока смешения 5 мА: — 0,7  — ( — 5 В) = 860 Ом.
5 мА Схема приведена на рис. 4.!4. Теперь по существующим соотношениям определим коэффициенты усиления по переменному напряжению и току йм = ЗОЬТ,(1е = 900 Ом (как и прежде), Л,-ь = — 150!151 - — 1, йьь = 6,,!6., = 900 Ом/150 = 6 Ом, А ° = Ьгьйь!Ь ь = ( 1 !800 Ом)/6 Ом = 300 ув» ис. 444. Схема с ОБ к примеру 4Л б, Эта схема была собрана в лаборатории и испытана. Результаты измерений совпали с расчетными (см.
задачу 4.18). Выполнить точные измерения затруднительно, поскольку схема имеет низкое входное сопротивление и входной конденсатор должен иметь большую емкость. Из уравнений для схемы с ОБ и результатов примера 4.15 следует, что эта схема имеет коэффициент усиления по напряжению примерно такой же, как и подобная схема с ОЭ, а коэффициент усиления по току у нее меньше 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
