Гусев - Электроника (944138), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Это следствие того, что обратная связь, повышая входное сопротивление, понижает выходное. При работе усилительных каскадов на достаточно высокой рабочей частоте или при усилении импульсных сигналов необходимо учитывать паразитные емкости С„., С,„, С,„. Методика оценки их влияния ничем не отличается от случаев, рассмотренных ранее. Если какое-либо из сопротивлений шунтировано емкостью, то надо находить эквивалентное сопротивление У и подставить его в соответствующие выражения.
Типичными значениями параметров маломощных полевых транзисторов являются 5„,„=0,2 —:0,3 мА/В: Ус„,„=0,2 —:0,5 мА; Г~и„„, —— 1 —: 10 В; допустимое напряжение (/сз — — 1Π—: 30 В. Для больших значений тока У в каскадах с общим истоком К= 2 —. б при Я,„„Я, 10 —; 20 кОм, При этом температурная стабильность каскада плохая. Однако если уменьшить напряжение питания, то для транзисторов с малым С'зи„„ можно получить К=20 —:25 при хорошей температурной стабильности каскада, причем Я, - 100 —: 200 кОм, а Я,, 50 —: 100 кОм.
Наличие емкости С,„в совокушюсти с таким значением сопротивления Я, приводит к ухудшению динамических свойств каскадов, так как постоянная времени выходной цепи 263 ьм а) Рис. 4.22. Схсл~ы усилительных каскадов нн ЧОП-транзисторал с общим истоком (о) и с обтщим ст ком (сН 1= Й,„,С,„имеет значение не менее 1О мкс, что соответствует полосе пропускания 1Π— 20 кГц. Это приходится учитывать при создании широкополосных устройств.
Все полученные выражения и использованный подход полностью справедливы для соответствующих усилительных каскадов на МОП-транзисторах (рис. 4.22, и, б). В общем случае, когда решения задач не так просты, как в рассмотренных примерах, рекомендуется следующий порядок анализа усилительного каскада, работающего в режиме малого сигнала. 1. Составит1 малосигнальную эквивалентную схему усилителя.
2. Преобразовать эквивалентную схему к виду, удобному для анализа. При преобразовании параллельных сопротивлений, как активных, так и реактивных, можно пренебрегать сопротивлениями. значения которых в 1О. -100 раз больше. При последовательном соединении можно пренебрегать в 1О 100 раз меньшими сопротивлениями. 3. По эквивалентной схеме составить уравнение для интересующего параметра.
4, Анализируя полученное уравнение, определить зависимость параметров от частоты, приращений тех или иных составляющих, от температуры и т, д. Для облегчения анализа эквивалентные схемы часто составляют отдельно для диапазона низких, средних и высоких частот. я 4лк УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИ11ОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ Анализировать работу транзисторного усилительного каскада с общим эмигтером (ОЭ) (рис.
4.23, а) будем, используя в упрощенном виле малосигнальную эквивалентную схему транзистора (см. 4 2.7). 264 к» зуиа .ьЕ я) "' гг и "я ь,) ЗЕ Ез .) 0 Ьегкм ))и Рис з 23 Усилительный каскат с обшим змигзером (а); полная )о) и уирошенная (к) зквиваненгные сломы усиля~енино~о каскада ага области срелииз иасгоз В ла гызейшсч направление ~енера~гзргзв ~ока бу,шм опрелеия~г исходя из наоравлсния ввозного ~ггка, згглаааечо!о произвгзи~ ио Гоогвегс~аушгние гоки и напряжения на зквивалспз ион сгшчс бу.гсч обозная.г ~ ь ма.гычи буквами 26) Составим три эквивалентные схемы для соответствующих диапазонов частот: срелних.
низких (больших времен), высоких (малых времен),-- используя правила, данные в () 4.4. Эквивалентные схемы для обласги средних чигиггзт (средних времен) каскада с ОЭ приведены на рис. 4.23, б. гь При их построении учгено. что значения емкосгей Сш С, С, выбирают такими, чтобы их сопротивления в диапазоне средних*частот, под которым обычно понимают диапазон рабочих часгот, были достаточно малы и ими в эквиваленгной схеме можно было пренебречь. Источник напряжения тппапия Е замкнут накоротко (см. ч'4.4).
Упрощенная эквивалентная схема рис. 4.23, и отличается от схемы рис. 4,23, о гем, что в ней не учтено влияние дифференциального сопротивления колнтекгорного перехода г*„„„ф, которое достаточно велико и при небольших сопротивленйях )с„(гто десятков кОм, а иногда и выше) его можно не учитывать. На малосигнальных эквивалеп) ных схемах направления включении генераторов тока зависят от мгновенного значения полярности входного напряжения.
Поэтому они могут совпалать или быть противоположными направлениям включения генераторов, характеризующих с г ат ический режим *. Статический режим каскада с ОЭ подробно рассмотрен в ч' 4.3. При ориентировочной оценке тока покоя транзистора можно использовать уравнение (4.111) я,- Ла где Ггнзо — напряжение база — эмиттер, определяемое из входной хаРактеРистики цРи токе базы гво(Его — — !ко г')гзз,). УРавнение (4.111) справедливо лля случаев.
когда Ево во много раэ меньше тока делителя Еи, сосгоящего иэ резисгоров Яг, Л,(гго с< )а), и ог его значепйия мало зависит потенциал базы. Найдем параметры каскада, характеризующие его свойства при усилении сигналов переменного тока, используя эквивалентные схемы рис. 4.23, б. При этом введем допущение, которое не вполне справедливо, но для упрощения им пользуются на практике. Булем считать.
что ток базы 1', полностью протекает через г,'„ и не ответвляется в цепь коллектора, а ток коллектора 1'„ не ответвляется в цепь базы и также протекает в цепи эмиттера. Если первое допущение, как правило, выполняется вследствие большого значения г'„и„ф, то второе не соответствует дейст вительности. Однако в связи с приближенным характером расчета электронных цепей, а также ввиду большо~о разброса характеристик и параметров активных приборов, достигающего сотен процентов, погрешностями от введения допущений пренебрегают, При уточненном расчете второе допущение учитывают вводя коэффициен1 внутренней обратной связи.
Входное сопротивление. Если не учитывать сопротивление делителя Я,)~ Я , то входное сопротивление каскада (4.112) где С;„— выходное напряжение на зажимах база — эмиттер; 1„„-- входной ток базы. Как видно из рис. 4.23,в, входное напряжение 1бГб+1бГэ ф+1б'111 Гэ ф (4.! 13) откуда Явх Явх 1б Гб+(! +)12!э) Гэ иф (4.! 14) Для получения полного входного сопротивления необходимо учесть шунтирующее действие сопротивлений Я, и Я .
Так как для переменного тока они включены параллельно, то (А, ! лэ ) л,„ (4.115) вх иои Выходное сопротивление определяют со стороны выходных зажимов при отключенной нагрузке и нулевом входном сигнале. Если не учитывать г"„,„ф, то Яв х Я„, Как видно из эквивалентной схемы рис. 4.23, в, выходное напряжение и,и,= — Ь11э 1б(Я„~ Я„). (4.116) Если бы не было делителей Я,, Я„то входной ток был бы Равен 16=ее 1'(Я, +Яв,). Так как в реальной схеме этот делитель есть, то с помощью теоремы об эквивалентном генераторе преобразуем источник сипила с параметрами гг и Я„с подключенными к нему сопротивлениями делителя Я,, Я, в источник с параметрами е',.=е '-' ' и Я',=Я, Я, ! Я1.
(4.117) г л,я,1я 266 Очевидно, что если в выражение для !', вместо е и А, подставить ег и А',„то ток базы уменьшится (коиечно, если сопротивление А, ,'1 А, соизмеримо с Ат), Следовательно, этот делитель снижает коэффициент усиления каскада*. Коэффициент усиления по напряжению каскада определим как отношение выходного напряжения на нагрузке к ЭДС источника сигнала. Без учета влияния делителей А,, А и' и , ~ в( «~ н) 2 ( к~~ н) 4 118 гб (Аг + Аах ) А!'+ Ав Если делитель напряжения, состоящий из резисторов А,, А„достаточно низкоомный, то вместо А, необходимо подставлять А'„, а вместо ег — гг.
Если А, = 0 и А„- со, то коэффициент усиления по напряжению будет максимальным: ~и 'гззз Ак Авх (4.119) Знак и — н свидетельствует об изменении фазы выходного напряжения на 180'**. Из выражения (4.118) следует, что для увеличения коэффициента усиления необходимо увеличивать А,. Однако если используют полную эквивалентную схему, то станет ясно, что наличие г*„,„ф существенно ограничивает максимальное значение этого сопротивления. Следует обратить внимание па то, что при использованном подходе к анализу в рассматриваемом каскаде имеется внутренняя обратная связь. Причина ее возникновения заключается в том, что часть коллекторного тока г„ответвляется в цепь базы (в цепь источника сигнала) (рис. 4.23, б), что ранее не учитывали.
Очевидно, что если бы г"„,„а было небольшим, то и часть тока базы ответвлялась бы в цепь коллектора. Но так как г'„„„ф досгаточно велико, то это токораспределение практически отсутствует. Часть тока, ответвляющаяся в цепь базы, определяется соотношением сопротивлений г„„ф и А, +г'„,. Эта часть на основании общей теории обратной связи может быть учтена коэффициентом обратной связи ув — Л Ун г Л 1» (4. 120) где Л1 приращение тока базы, которое получается при независимом изменении тока коллектора на ЛУ . Из эквивалентной схемы можно легко найти этот коэффициент: В дальнейшем при анализе д.гя упрощения будем использовать сопротивление Л, н здС ег, Иногда знак минус не пишут, однако всегда нужно помнить, что усилительный каскад с ОЭ вносит слви! фаз в !ХО 1без учета паразитных фазовых сдвигов) 267 в т, „ уб я,ч-тв-т,'„е' Если бы Я, -+ О, то обратная связь и ее коэффициент определялись бы только сопротивлениями самого транзистора: Уб (4.122) Наличие обратной связи приводит к тому, что на ток базы накладывается ток обратной связи, в результате чего ток базы 1",=1',— Ьэ,эеббфб или 1б 1б)(1+Ь21эуб) (4.123) Как видно из (4.123), ток базы уменьшается за счет внутренней обратной связи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
