promel (967628), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Для точки а („, = О, 0„„= — Е„и для точки б 0„,„- = О, 7„, = Е,УЯь + Я,). Выбрав по входной (базовой) характерис' тике )в = Р((/в,) необходимое значение тока базы покоя (вч, тем са мым определим координаты точки П пересечения соответствующе выходной характеристики при !в = !в„с линией нагрузки каскад по постоянному току (рис. 2.5, а). При определении переменных составляющих выходного напряжения каскада и коллекторного тока транзистора используют л ииию нагрузки каскада по переменному току. При этом необходимо учесть, что по переменному току сопротивление, в цепи эмиттера транзистора равно нулю, так как резистор 7~, шунтируется конденсатором С„а к коллекториой цепи подключается нагрузка, поскольку сопротивление конденсатора Ср, по переменному току мало.
Если к тому же учесть, что сопротивлейие источника питания Е„по переменному току также близко к нулю, то окажется,: что сопротивление каскада по переменному току определяется соп-' ротивлениями резисторов И„и )с„включенных параллельно, т. е. Е„=- Я~„~! Рь. Сопротивление нагрузки каскада по постоянному току Р„= Ееь + И, больше, чем по переменному току И, = Р„,'~ Е„. Поскольку при наличии входного сигнала напряжение и ток транзистора представляют собой суммы постоянных и переменных составляющих, линия нагрузки по переменному пюку проходит через елочку покояП (рис.
2.5, а). Наклон линии нагоузки по переменному току будет болыне, чем по постоянному току. Линию нагрузки по переменному току строят по отношению приращений напряжения к току: ЛУ„,!И„= И„~! й,. При подаче иа вход каскада (см. рис. 2.4) напряжения и„в базовой цепи транзистора создается переменная составляющая токз связанная с напряжением и„входной характеристикой транзистора (рис.
2.5, б). Так как ток коллектора через коэффициент ~) пропорционально зависит от тока базы, в коллекторной цепи транзистора создаются переменная составляющая тока („(рис, 2.5,а) и переменное выходное напряжение и„„, связанное с током г, линией нагрузки по переменному току. При этом линия нагрузки по акко. и„„, + Лик„ (ко~ (кт +(ко(м пмк, (2.3) (2.4) где Л(Гкк — напряжение на коллекторе, соответствующее области нелинейных начальных участков выходных характеристик «ранзнстора; („о~м п,к, — начальный ток коллектора, соответствующий максимальной температуре. Ток Ук связан с выходным напряжением каскада соотношением и,м, (к (2.5) Нк1дк Чтобы увеличить коэффициенты усиления каскада, величину (7к Выбирают в 3 — 5 раз больше (г„.
По выбранному току (к, находят ток базы покоя: ~Оп Вко ~з) (о к ! (2.6) а по входным характеристикам транзистора (рис. 2.5, б) — нанря- ЖЕНИЕ (/Окп Ток эмйттера покоя связан с токами УО и /кп соотношением (эп = (1 + ~) УО, + /ко~к! = 'ч (1+ ~) + Уко(к! I„. (27) При выборе величины Ек (если она не задана) необходимо руко. Водствоваться условием иному току характеризует изменение мгновенных значений переменноо оллектора 1 и напряжения на транзисторе и„ или, как гово- тока колл к ят, пер, к и вназ от точки покоя О при полом ительнон полуволне входного ется вни.
напряг ге.„;, хля ис д об о чтобы ра Оча б чая точка при перемещении вверх по линии нагрузки не заходилв в лв в область нелинейных начальных Участков выходных характеристик и тпк, а при перемещении вниз — в область начальных токов колле„тора Iко~км Работа каскада без искажений выходного сигнала тигается за счет обеспечения соответствующей величины входного игиала и правильного выбора режима (точки) покоя.
рассмотрим факторы, которые следует учитывать прп выборе точиокоя и расчете конкретного каскада, Исходными параметрами являются амплитудные значения переменных составляющих напряжения ((кк!„к и тока нагрузки !и, мощность в нагрузке Р„и сопротивление нагрузки !тк. При существующих связях между указанными параметрами в принципе достаточно знать ~олько два из них, например (1„„и (тк, чтооы найти все остальные. Для йсключения возможных искажений усиливаемого сигнала параметры режима покоя должны удовлетворять следующим условиям (рис. 2.5, а): Е, = и„,.
+ 1ь,гл + и... (2. где При определении величины У„исходят из следующих сообр жений. Повышение напряжения У,„сказывается на увеличении те пературной стабильности режима покоя каскада, так как при эт сопротивление Я, получается больше и тем самым увеличивает глубина отрицательной обратной связи по постоянному току в ка каде. Однако при этом необходимо повышать напряжение питан Е, схемы. В соответствии с указанным величину У„выбирают р ной (0,1 —: 0,3)Е„. С учетом выражения (2.8) получаем и„,„+ 1„„й„ (2.!,.
0,7 —: 0,9 Сопротивление Д, находят из отношения )~э = (увы(1кд йз = й~ !! Кь = (2 —: 5) гвх ~ 1„= (2 —: 5) 1з,, (2. ! (2.)З где г„— входное сопротивление транзистора, характеризующее со ротивление цепи база — - эмиттер переменному току (»„== ЛУз,1Л1з Соотношение для расчета сопротивлений К, и Я, получаем схемы рис. 2.4: и,„и,. + и„,„ лз = — =— 3 1д тл (2,! 11 нв — 0бп (2. ! Гя+ 1з~ Тип транзистора выбирают с учетом частотного диапазона работ каскада (по частоте 1„или )з), а также параметров по току, напр женив и мощности.
Максимально допустимый ток коллектора тра зистора 1,,д„должен быть больше наибольшего мгновенного зн чення тока коллектора э каскаде, т. е. 1,,„=- 1пл + 1„~ 1 д При расчете элементов входного делителя следует исходить таких соображений. С точки зрения температурной стабильност режима покоя нужно, чтобы изменение тока базы покоя 1з, (всле ствие температурной нестабильности напряжения Уз„) слабо отр жалось на изменении напряжения (1з,.
Для этого требуется, чтобы ток делителя (ю протекающий чер' резисторы Я, и ц'„превышал ток 1э, через резистор Рп Однако п условии 1 >> 1„сопротивления И, и Р, получаются малыми и ок зывают сильное шунтирующее действие на входную цепь транзи, тора. Поэтому при расчете элементов входного делителя вводят о раничения: Ркс. 2.6.
Схема замещения усклктелькага каскада ОЭ и фкзпческкх параметрах или э 6, и). Транзистор по напряжению обычно выбирают с учетом ( ис соотно оп|ения (Унэ. дэп -э' Ен Мощность Рк = (Унп1 и, рассеиваемая в кэ.д н' к нп нп коллек „торном переходе транзистора, должна быть меньше максимально доп „„устимой мощности Рн дэн транзистора.
Кривая предЕльно допустим „ой мощности представляет собой гиперболу, для каждой точки котор ой (Унэук = Рнщ,„(рис. 2.5, и). Таким образом, расчет каскада по постоянному току решает за- дачУ з бора элементов схемы для получения в нагрузке необходимых парам строе выходного сигнала. РВ жными показателями каскада являются его коэффициенты усиления по току )дг, напряжению Ки и мощности )др, а также входное р, и Выходное )хвых со ротизления. Задача определе- утг „„я этих показателей решается гзг «гз, Сс Гн Х и и расчете усилительного каскада по и тд ь+~ переменномУ току. ' вм н!Ц ~ г, г„в„дмп Метод Расчета основан на за- Е - тз мене транзистора и всего каскада его схемой замещения по 3 переменному току.
Схема замещения каскада ОЭ приведена на рис. 2.6, где транзистор представлен его схемой замещения а физических параметрах (см. Рис. 1.29, б). Расчет по переменному току можно также вести, используя схему замещения транзистора в й-параметрах. Расчет каскада производится для области средних частот, в которой зависимость параметров от частоты не учитывается, а сопротивления конденсаторов в схеме равны нулк и на схеме рис. 2.6 не показаны. По передсениагиу току сопротивление источника питания Рввив нулю, в связи с чем верхний вывод резистора )7, на схеме за"ещения связан с выводом эмиттера. Входной сигнал, как и ранее, "Ринимается синусоидальным.
Токи и напряжения в схеме характеризуются их действующими значениями, связанными с амплитудными значениями коэффициентом )д' 2. Его иах Определим входное совр оти вле н ие каскада Й вх соп отив находят из параллельного соединения сопротивлений )с, 1с и ь 2 Ротивления г„входной цепи транзистора: й„= й, 11 й, 11 г„. (2.16) Лля оп опрсделениа сопРотивлениа г,„выРазим напРЯжение (Уп, Ущ Поскольку внутреннее сопротивление источника тока е (Рис 26) велико, а г„м н- д„11 1ск>>г„имеем (Упэ = )еге + г,г,, (Узэ =- Уп [ге+ (1 +6) гэ). (2.17) 1 =1х — "' б вх гвх При определении тока 1„через 1б можно ие учитывать сопрот ление г„весьма малое по сравнению с сопротивлениями элемен выходной цепи: 1 б1 г» ~м !! хгв !! 2, »' г б ( С учетом выражения (2.19) имеем (2, 1 1 б Д г»( 1» ~»11 йн в = вхн гвх дв Подставив полученное соотношение в выражение для коэффи ента усиления по току, находим (2.' тв '» гв~ 1~ к» !! Рв ухг =р »вх б'» Видно, что коэффициент Кг пропорционален коэффициенту р тр зистора и зависит от шунтирующего действия входного делител значений сопротивлений Ию Р,с Соотношение (2.22) подтвержх сказанное ранее о необходимости выбора )ах б Ях) г„и выполне условия гбв) Я„.
Для ориентировочной оценки Кг можно прин 11„»ж гвх и г,о, >> Ь» ~~ Я,. Тогда выражение (2.22) принимает Кг ж() д»~~ дв Таким образом, каскад ОЭ обладает довольно значительным: эффициентом усиления по току, стремящимся в пределе при Я„> к коэффициенту передачи тока транзистора 3. Коэффициен г уси лени я каскада по напр я н и ю Кп = 1/„»„1Е» можно найти, выразив напряжение на нагр через ток нагрузки 1/„= 1,Д», а напряжение источника — че входной ток каскада: (2 Гв»Ф»-Ьдвх) ' Гхв+Лвх Поделив левую и правую части уравнения (2.)7) на ток 1б, на дим Гвх Гб + () + Г) Гв (2. ), Подсчитав в первом приближении Р„, по величине гв, с учет возможных значений гб, )) и г„указанных в й !.3, и условия Я, ~~ Рх > (2 —; 5)гвю получаем, что входное сопротивление каск 03 не превышает 1 — 3 кОм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
