Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером



За счет величины EK происходит усиление выходного сигнала. Разделительные конденсаторы С1, С2 на переменном токе имеют сопротивления ХС1, ХС2 близкие к нулю, их назначение: С1 не пропускает постоянный ток во входной источник Uвх (от EK через R1) (рис. 2.48).

 

Схема усилителя с ОЭ

Конденсатор С2 не пропускает постоянный ток в нагрузку; RЭ, СЭ − звено автоматической термостабилизации (для компенсации влияния температуры), которое обеспечивает отрицательную обратную связь, т. е. часть Uвых подается на вход вызывая уменьшение Uвх; R1, R2 − делитель напряжения, для задания нужного напряжения UБЭП покоя (Ів течет через R1), он создает постоянное смещение на переходе Б−Э, который приоткрывается и создает коллекторный ток покоя Ікп (чтобы транзистор работал, не искажая форму Uвх).

Для статического режима (Uвх = 0).

Расчет параметров резисторов:

Ек = (Rэ + Rк)Iкп + Uкэп

Rэ + Rк= (ЕкUкэп)/ Iкп

 

Схема усилителя в статическом режиме

R2 = (Uбэп + RэIэп)/I1, где I1 = (2…5)Iбп; R1 = (Ек + R2I1)/(I1 + Iбп) Амплитудная, амплитудно-частотная и фазочастотная

Характеристики каскада усилителя с общим эмиттером

Если изменения Uвх, iб, ik укладываются в линейные участки переходной и входной характеристик, то форма Uвых соответствует форме Uвх .

При больших Uвх возможны искажения U выхода. Для оценки диапазона изменения Uвх, усиливаемых без искажения, используют амплитудную характеристику Uвых (Uвхмах).

Амплитудная характеристика

Зависимость параметров усилителя от частоты определяют:

1. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) − KU(f) или KU(w). Полоса пропускания – это диапазон частот сигнала, fHfB, при котором , т. е. усилитель обеспечивает заданное значение коэффициента усиления KU.

Амплитудно-частотная характеристика

2. Фазочастотная характеристика (ФЧХ) j(f), где j − угол cдвига фаз между входным и выходным напряжениями.

Недостаток усилителей на биполярных транзисторах с ОЭ – низкое Rвх и высокое Rвых, что создает трудности при работе каскада с высокоомным источником и низкоомной нагрузкой.

 


 

Графоаналитический анализ работы каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Пренебрегаем влиянием вспомогательных элементов (RЭ, RЭ, R1, R2). Расчет нелинейной цепи (определение IK, URK, UK для различных IБ, RK) выполняем графически Для этого на семействе выходных характеристик проводим ВАХ резистора RK , удовлетворяющую уравнению

Uкэп = Ек – (RK + RЭ) Iкп

или

Uкэ Ек RK Iк

Характеристики усилителей с ОЭ

Этот график называют статической линией нагрузки и строят по двум точкам:

1) Iк = 0; Ек = Uкэ (точка N на линии статической нагрузки);

2) Uкэ = 0; Iк = Ек/Rк (точка М).

За счет смещения базы резисторами R1, R2 обеспечивают опти­мальные значения Uбп, Iбп, чтобы рабочая точка покоя А находилась на середине линейного участка переходной характеристики, которая строится по точкам пересечения линии нагрузки с выходными характеристиками. При подаче на вход Uвх ток ІБбудет изменяться, иметь переменную составляющую. Одновременно будут изменяться эмиттерный и коллекторный токи транзистора. Перенеся изменения на линию нагрузки, получаем Uвых. Благодаря тому, что коллекторный ток ik>>iб, а RK > Rвх, выходное напряжение каскада ОЭ значительно больше Uвх.

Динамический режим каскада (Uвх ¹ 0). Электрическая схема замещения

Uвх = Uмахsinωt

(пренебрегаем)

R ; .

Схема усилителей в динамическом режиме

Температурная стабилизация

Недостаток усилителей − зависимость параметров транзисторов от температуры. Цепь уменьшает влияние температуры на режим. создает отрицательную обратную связь по постоянному току: с ростом температуры увеличиваются , увеличивается и уменьшается , значит уменьшится . Конденсатор устраняет отрицательную обратную связь по переменному току: так как ,то , тогда . (Введение при отсутствии за счет падения напряжения привело бы к уменьшению и к снижению коэффициента усиления . Явление уменьшения усиливаемого напряжения называют отрицательной обратной связью. Для ослабления отрицательной ОС включают , чтобы , тогда падение напряжения на незначительно и ).

1. Усиление сигнала связано с некоторыми отклонениями формы выходного сигнала от формы входного, т. е. усилитель вносит искажения.

Зависимость величины выходного напряжения от входного определяют по амплитудной характеристике, обозначающей динамический диапазон усилителя. При малых Uвх.min и больших Uвх.max значениях входного напряжения характеристика отклоняется от прямолинейной. Рабочим сигналом является диапазон от Uвх.min до Uвх.max .

2. Амплитудно-частотная характеристика – это зависимость модуля коэффициента усиления от частоты тока пропускаемого сигнала или . Если бы не было искажения, то эта характеристика представляла бы прямую линию, т. е. одинаково усиливались бы сигналы с частотой от 0 до ¥. Диапазон частот усилителя, в пределах которого он обеспечивает заданное значение K, называют полосой пропускания. Существует нижняя fнч и верхняя fвч границы частот. Например, полоса пропускания звуковых частот находится в пределах 50÷10 000 Гц и обеспечивает хорошее качество звучания. В телефонной связи используется диапазон частот 300÷3400 Гц. Те частоты, которые находятся за пределами диапазона приводят к частотным искажениям сигнала, которые определяются коэффициентом частотных искажений М:

М = Кср.ч/К, если М = 1, то искажений нет.

3. Фазочастотная характеристика − это зависимость угла сдвига фазы j между выходным и входным напряжениями усилителя от частоты f сигнала и

Характеристики каскадов ОЭ усилителя

Пунктиром показана ФЧХ усилителя без фазовых искажений. В усилителях звуковых частот фазовые искажения не играют существенного значения, так как не воспринимаются на слух при прослушивании речи или музыки. В импульсных усилителях фазовые искажения влияют на форму усиливаемых сигналов.

19. Обратные связи в усилителях.Под обратной связью в усилителях понимают воздействие электрической цепи усилителя, при котором часть выходного сигнала подается на вход усилителя. Обратные связи в усилителях обычно создают специально, но иногда они возникают за счет паразитных ёмкостей, внутренних сопротивлений источников питания и др. Такие обратные связи называют паразитными. Если при наличии обратной связи входной сигнал складывается с сигналом обратной связи, в результате чего в усилитель поступает увеличенный сигнал, то такую обратную связь называют положительной. Если после введения обратной связи сигналы на входе и на выходе усилителя уменьшаются, что обусловлено вычитанием сигнала обратной связи из входного сигнала, то такую обратную связь называют отрицательной.

Различают последовательные обратные связи, когда цепи обратной связи включают последовательно с входными цепями усилителя, и параллельные обратные связи, когда цепи обратной связи включают параллельно входным цепям усилителя.

Обратные связи подразделяют на обратные связи по напряжению и по току.

Положительная обратная связь повышает коэффициент усиления усилителя, но практически не применяют в электронных усилителях т.к. ухудшается стабильность коэффициента усиления. Отрицательную обратную связь, несмотря на снижение коэффициента усиления, широко используют в усилителях, т.к. 1) повышается стабильность коэффициента усиления усилителя при изменениях параметров транзисторов; 2) снижается уровень нелинейных искажений; 3) увеличивается входное и уменьшается выходное сопротивления усилителя.


 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.173.209 (0.008 с.)