Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером 


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 С 1, С 2 на переменном токе имеют сопротивления ХС 1, ХС 2 близкие к нулю, их назначение: С 1 не пропускает постоянный ток во входной источник U вх (от EK через R1) (рис. 2.48).

 

Схема усилителя с ОЭ

Конденсатор С 2 не пропускает постоянный ток в нагрузку; RЭ, СЭ − звено автоматической термостабилизации (для компенсации влияния температуры), которое обеспечивает отрицательную обратную связь, т. е. часть U вых подается на вход вызывая уменьшение U вх; R 1, R 2 − делитель напряжения, для задания нужного напряжения U БЭП покоя (І в течет через R 1), он создает постоянное смещение на переходе Б−Э, который приоткрывается и создает коллекторный ток покоя Ікп (чтобы транзистор работал, не искажая форму U вх).

Для статического режима (U вх = 0).

Расчет параметров резисторов:

Ек = (R э + R к) I кп + U кэп

R э + R к= (ЕкU кэп)/ I кп

 

Схема усилителя в статическом режиме

R 2 = (U бэп + RэI эп)/ I 1, где I 1 = (2…5) I бп; R 1 = (Е к + R2I 1)/(I 1 + Iбп) Амплитудная, амплитудно-частотная и фазочастотная

Характеристики каскада усилителя с общим эмиттером

Если изменения U вх, i б, i k укладываются в линейные участки переходной и входной характеристик, то форма U вых соответствует форме U вх.

При больших U вх возможны искажения U выхода. Для оценки диапазона изменения U вх, усиливаемых без искажения, используют амплитудную характеристику U вых (U вхмах).

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 R вх и высокое R вых, 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 (R Э, R Э, R 1, R 2). Расчет нелинейной цепи (определение IK, URK, UK для различных I Б, RK) выполняем графически Для этого на семействе выходных характеристик проводим ВАХ резистора RK, удовлетворяющую уравнению

U кэп = Е к – (RK + R Э) I кп

или

U кэ Е к RK I к

Характеристики усилителей с ОЭ

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

1) I к = 0; Е к = U кэ (точка N на линии статической нагрузки);

2) U кэ = 0; I к = Е к/Rк (точка М).

За счет смещения базы резисторами R 1, R 2 обеспечивают опти­мальные значения U бп, I бп, 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 U вх ток І Ббудет изменяться, иметь переменную составляющую. Одновременно будут изменяться эмиттерный и коллекторный токи транзистора. Перенеся изменения на линию нагрузки, получаем U вых. Благодаря тому, что коллекторный ток i k>> i б, а RK > R вх, выходное напряжение каскада ОЭ значительно больше U вх.

Динамический режим каскада (U вх ¹ 0). Электрическая схема замещения

U вх = U махsinωt

(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 U вх.min и больших U вх.max значениях входного напряжения характеристика отклоняется от прямолинейной. Рабочим сигналом является диапазон от U вх.min до U вх.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 f нч и верхняя f вч 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 = К ср.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.


 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; просмотров: 437; 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 - 172.70.39.200 (0.016 с.)