promel (967628), страница 23
Текст из файла (страница 23)
2,3в а для простоты синусоидальн вх' подается на вход УЗ. Выходной сигнал и,„„снимается с выхода или с резистора //. Он создается в результате изменения сопрот ления $'9 и, следовательно, тока г' в выходной цепи под воздействи входного напряжения. Процесс усиления основывается на преобр вал ии энергии истгжника постоянного напряжения Е в энергию пе е ~'~В»в» Ю аав»» 0 аи» Рис 2яп Приииип построеиия (а) и времеииые два»раним (б) ус»1лительиого каскада ленного напряжения в выходной цепи за счет изменения сспротивле ния УЗ по закону, задаваемому входным сигналом. Для усилительных каскадов, питающихся постоянным напряже нием, важно выявить сущность получения переменного выходногб напряжения (или приращений напряжения обоих знаков на выходе при переменном напряжении на входе. Ввиду использования для питания источника постоянного напри жения Е ток ! в выходной цепи каскада является однонаправленны (рис.
2.3, а). При этом геременный ток и напряжение выходной цеп (пропорциональиые току и напряжению входного сигнала) следует. рассматривать как переменные составляющие суме марных тока и напряжения, накладывающиеся на их постоянны' составляюгдие l„и (/„(рис. 2.3, б). Связь между постоянными и пере' менными составляющими должна быть такой, чтобы амплитудные значения переменных составляющих не превышали постоянных составляющих, т. е. !„~ ! и (!, са (/ .
Если эти условия не будут вааполняться, ток / в выходной цепи аа отдельных интервалах будет равен нулю, что приведет к искажению формы выходного сигнала.' Таким образом, для обеспечения работа усилительного каскада при переменном входном сигнале в его выходной цепи до»гжны быть созданы, постоянные составляющие папка !„и напряжения (/„. Задачу решают путем подачи во входную цепь каскада помимо усилиааемого сигнала .
соответствующего постоянного напряжения (/вх а (нли задания соответствующего постоянного входного тока !,„„). Постоянные составляющие гокз и напряжения определяют так . называемый р еж им п о к о я усилительного каскада. Параметры ' има покоя по ВходноЙ Цепи (!вх.п ( вх.п) и по ВыхОДВОЙ Цепи (» Р арактеризуют электрическое состояние схемы в отсутствие вход- ежим яо ого сигнала. ганны образом, усилительные свойства каскадов усиления основыва ва ются на следующем. При подаче на управляемый элемент напряжения входного сигнала ке выходной цепи создается переменная составляющая, вследстви ие чего ыа управляемом элементе образуется аналогичыая составляю щая напрялсепия, превышакяцая |еременную составляющую нап- ,„евна на входе. Усилительыые свойства проявляются тем сильнее, „м больше сказывается влияние входного сигнала на выходной ток управляемого элемента и чем сильнее проявляется воздействие изменения тока в выходной цепи ыа измеысние ыапряжения на управляемом элементе (т.
е. чем выше сопротивление гс). Показатели усилительных каскадов зависят от способа включения транзистора, выполняющего роль управляемого элемента, В связи с этим анализ усилительных каскадов на биполярных транзисторах проводится ниже для трех способов включения: с о б щ и м э м и ттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей б а з о й (ОЬ). Каскады рассматриваются в предположении синусоидальной формы кривой усиливаемого сигнала в области средних частот, для которых реактивное сопротивление дополнительно вводимых в схемы конденсаторов можно считать равным нулю, а влиянием паразитных емкостей схемы и транзистора, а также зависимостью коэффициента а транзистора от частоты — пренебречь (частотные свойства каскадов рассматриваются в ~ 2.4).
Анализ проводится на примере каскадов на транзисторах типа р-л-р. Усилительный каскад ОЗ Существует множество вариантов выполнения схемы усилительного каскада на транзисторе ОЭ. Это обусловлено главным образом особенностями задания режима покоя каскада. Особенности усилительных каскадов ОЭ рассмотрим на примере схемы рис. 2.4, получившей наибольшее применеыие при реализации каскада на дискретных компонентах.
»»» 4 Основными элементами схемы являются источник питания Е„, гт с Управляемый элемеыт — транзистор Т и РезистоР )с,г Эти эле- Я л см Яв менты образуют г л а в н у ю иди» и е и ь усилительного каскада, в а яим я, которой за счет протекания уп- »» в Равляемого по цепи базы коллек- + торного тока создается усиленное Рис. 2.4. Схеиа усилительного кас- ПЕРЕМЕННОЕ НаПРЯжЕНИЕ На ВЫХО- р о 4 де схемы. Остальные элементы када оЭ э! каскада выполняют вспомогательную роль. Конд саторы Сгм Ср, являются разделительными.
Конденсатор исключает шуйтирование входной пепи каскада цепью ист ника входного сигнала по постоянному току, что позволя во-первых, исключить протекание постоянного тока через источи входного сигнала по цепи ń— 11, — Я, и, во-вторых, обеспеч независимость от внутреннего сопротивления этого источника напряжения на базе Уз„в режиме покоя.
Функция конденсато Ср» сводится к пропусканию в цепь нагрузки переменной соста ющей напряжения и задержанию постоянной составляющей. Резисторы Ри 11» используются для задания режима покоя к када. Поскольку биполярный транзистор управляется током, покоя управляемого элемента (в данном случае ток 1„,) создае, заданием соответствующей величины тока базы покоя 1« . Резне Я, предназначен для создания цепи протекания тока 1з . Совмес с 11» резистор Я, обеспечивает исходное напряжение на базе 0„. носительно зажима «+» источника питания. Резистор 11, является элементом отрицательной обратной св предназначенным для стабилизации режима покоя каскада при из ненни температуры.
Конденсатор С, шунтирует резистор 11, по ременному току, исключая тем самым проявление отрицатель обратной связи в каскаде по переменным составляющим. Отсутст конденсатора С, привело бы к уменьшению коэффициентов усиле схемы. Название схемы «с общим эмиттером» означает, что вывод э тера транзистора по переменному току является общим для вход" и выходной цепей каскада, Температурная зависимость параметров режима покоя обу ливается зависимостью коллекторного тока покоя 1„, от температу Основными причинами такой зависимости являются изменения, температуры начального тока коллектора 1мкм, напряжения и коэффициента р. Температурная нестабильность указанных п, метров приводит к прямой зависимости тока 1„, от температуры.
отсутствии мер по стабилизации тока 1«« его температурные изм ния вызывают изменение режима покоя каскада, что может приз как будет показано далее, к режиму работы каскада в нелине" области характеристик транзистора и искажению формы кривой ходного сигнала. Вероятность появления искажений повыша с увеличением амплитуды выходного сигнала. Проявление отрицательной обратной связи и ее стабилизи щего действия на ток 1„, нетрудно показать непосредственно на. ме рис. 2.4. Предположим, что под влиянием температуры ток увеличился. Это отражается на увеличении тока 1„, повыш напряжения У,„= 1„Я, и соответственно снижении напряж Оз,„= Уз, — У„.
Ток базы 1«, уменыцается, вызывая уменьш тока 1„„, чем создается препятствие наметившемуся увеличению 1„,. Иными словами, стабилизирующее действие отрицател обратной связи, создаваемой резистором 11„проявляется в том, температурные изменения параметров режима покоя переда обратной связи в противофазе на вход каскада, препятствуя „,м изменению тока („„, а следовательно, и напряжения (у„,„.
П инпип действия каскада ОЭ заключается в следующем. При чии постоянных составляющих токов и напряжений в схеме по- ня вход каскада переменного напряжения приводит к появленаличии и ременной составляющей тока базы транзистора, а следованию пер аа Рис. 2.5. Графическое определение режииз покоя каскздв ОЭ нз коллек- ториых (а) и базовой (б) кзрактеристикнк транзистора тельно, переменной составляющей тока в выходной пепи каскада (а коллекторпом токе транзистора).
За счет падения напряжения на резисторе )се создается переменная составляющая напряжения нв коллекторе, которая через конденсатор Срв передается на выход каскада — а пепь нагрузки. рассмотрим основные положени я, на которых базиРУ~~я расчет элементов схемы каскада, предназначенных для обеспечения требуемых параметров режима покоя (р а с и е т и о п о стояиному току).
Анализ каскада по постоянному току проводят г р а ф о-а н а. пити фически т и ч е с к и м м е т о д о м, основанным на использовании грасс"их построений и расчетных соотношений. Графические постРоения п тик ан ия проводятся с помощью выходных (коллекторных) характериснагляднс транзистора (рис. 2.5, а). Удобство метода заключается в " ости нахождения связи параметров режима покоя каскада ~во) с амплитудными значениями его переменных составляю- ван И аа п)их (выходного н хо н о напряжения О, „„и тока )и ), являющимися ис- при Расчете каскада, ными п ему одиых характеристиках рис.
2.5, а проводят так называ- ла выхо му т ию нагрузки каскада по постоянно- ли ни коорли~ У (" — б), предстаеллнаиаулз собой геометрические места точек, Р ° и ии,и'у „„,„,,„,„„,„,„, „„, „„„', 93 аналитически зависимость У„,ч шавки (режима) покоя ка~„,,п я, характеризующего баланс нап жеиий в выходной пепи к поскольку коэффициент а близок к единице, без особой погре ности можно записать Выражение (2.2) является графическим уравнением прямой. связи с этим построение линии нагрузки каскада по постоянному то удобно провести по двум точкам, характеризуии(им рехеим холоспюг хода (точка а) и короткого замыкания (точка б) выходной цепи каскад (рис. 2.5, а).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
