Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные, выходные, проходные. Электрические и экспоненциальные параметры.

Статические характеристики биполярных транзисторов, h- параметры, схемы замещения транзисторов.

Параметры транзисторов являются величинами, характеризующими их свойства.

Все параметры можно разделить на собственные (первичные) и вторичные.

Собственные параметры характеризуют свойства самого транзистора независимо от схемы его включения. К ним относятся: r э – сопротивление эмиттера, r к – сопротивление коллектора, r б – сопротивление базы. Значения сопротивлений рассматриваются по отношению к переменной составляющей.

С учетом этих параметров транзистор, включенный по схеме с ОЭ, может быть представлен эквивалентной схемой.

Схема замещения:

Генератор тока отражает усилительные свойства схемы, а уменьшение коллекторного сопротивления на 1-α – тот факт, что к эмиттерному переходу прикладывается часть напряжения Uкэ.

Статическими характеристиками транзисторов называют графики, выражающие функциональную зависимость между токами и напряжениями транзистора.

Статическими характеристиками являются статический коэффициент передачи тока эмиттера α и статический коэффициент передачи тока базы β.

С точки зрения системы вторичных параметров транзистор рассматривают как некоторый четырехполюсник со следующей схемой замещения.

Эквивалентная схема с h-параметрами:

1) Входное сопротивление при коротко замкнутом выходе при , к.з. на выходе по переменному току, .

2)Коэффициент обратной связи по напряжению при х.х. на входе, . Этот коэффициент показывает, какая доля выходного переменного напряжения передается на вход транзистора вследствие отрицательной обратной связи в нем.

3) Усиление тока при к.з. на выходе по переменному току , при , .

Показывает коэффициент усиления переменного тока транзистором в режиме работы без нагрузки.

4) Выходная проводимость при х.х. на входе , при , – часто используют выходное сопротивление.

Представляет собой внутреннюю проводимость для переменного тока между выходными зажимами транзистора.

 

Транзисторный источник тока. Транзисторный источник тока с заземленной нагрузкой.

Транзисторный источник тока

Работает следующим образом: напряжение на базе Uб> 0,6 В поддерживает эмиттерный переход в открытом состоянии: Uэ = Uб - 0,6 В. В связи с этим Iэ = Uэ/Rэ = (Uэ - 0,6/Rэ). Так как для больших значений коэффициента h21эIэ ≈ Iк, то Iк≅ (Uб - 0,6 В)/Rэ независимо от напряжения Uк до тех пор, пока транзистор не перейдет в режим насыщения (Uк>Uэ + 0.2 В).

Kuобщ.эмит.=Rк||Rн\R’э||R’’э+rэ0

Ku=Rк\rэ0=Rк\φ_Т \Ik=Rk*Ik\=Uп\2=20Uп, если Ukстремится 0, то Ik*Rk стрем Uп и Кumax=40Uп, увеличение Rк следоват уменьшение Iк, но произведение постоянно(Uп = const)

Каскад с ОЭ – напряжение на базе Uб=(Iб=0)=Uп*R2\R1+R2

Rвх=h21*Rэ=100кОм=16 мкА

Мы выбираем сопротивление делителя в 10 раз меньше, чем входное сопротивление усилителя. Независимо от R_н, ток на R_н будет равен 1мА.

Источник тока с заземленной нагрузкой.Рабочий диапазон. Источник тока передает в нагрузку постоянный ток только до определенного конечного напряжения на нагрузке. В противном случае источник тока был бы способен генерировать бесконечную мощность. Диапазон выходного напряжения, в котором источник тока ведет себя как следует, называется рабочим диапазоном

Используются для:

(1. задания неизменных режимов работы транзисторных каскадов, особенно в ОУ

2. в качестве эмиттерной нагрузки дифференциальных каскадов с целью их симметрирования

3. в качестве коллекторной нагрузки каскада с общим эмиттером с целью увеличения коэффициента усиления.)

При заданном I_к, U_бэ базы – эмиттер и h₂₁ эмиттер несколько изменяются при изменении U_кэ.Кроме того, они зависят от температуры F(t).

ΔU_бэ=-0.001ΔU_кэ – эффект Эрли.

Недостатки источников тока

1.При заданном I коллектора и Uбэ, и коэффициент h21э (эффект Эрли) несколько изменяются при изменении U коллектор-эмиттер. Изменение Uбэ, связанное с изменением Uнагр, вызывает изменение Iвых, так как Uэ (а следовательно, и Iэ) изменяется, даже если Uб фиксировано. Изменение значения коэффициента h21э приводит к небольшим изменениям выходного Iк при фиксированномIэ, так как Iк = Iэ - Iб; кроме того, немного изменяется Uб в связи с возможным изменением сопротивления источника смешения, обусловленного изменениями коэффициента h21э (а следовательно, и тока базы).).Все эти изменения приводят к тому, что источник тока работает хуже, чем идеальный: выходной ток немного зависит от U и, следовательно, его сопротивление не бесконечно.

2. Uбэ и коэффициент h21э зависят от температуры. Поэтому, при изменении температуры о. с.возникает дрейф Iвых. Кроме того, температура перехода изменяется при изменении Uнагр (в связи с изменением мощности, рассеиваемой транзистором) и приводит к тому, что источник работает не как идеальный.

 

 

10. Токовые зеркала (эффект Эрли). Недостатки. Применение.

Используются в качестве коллекторной нагрузки, дифференциальных усилителях и дифференциальных входных каскадов, операционных усилителях, что позволяет увеличивать их К_u даже в большей степени, чем при использовании коллекторной нагрузки источника тока.

 

Задавая Iк VT1,мы задаем U_бэ, а значит I_к. Если транзисторы одинаковые и находятся при одинаковой температуре (I_эо1=I_эо2), например на одном кристалле вблизи друг друга, то I_к1 будет равен I_к2.

Недостатки:

Зависимость от температуры и Эффект Эрли.

 

 

Можно уменьшить эффект Эрли введением в эмиттерную цепь R, осуществляющее местную связь ООС, либо использование токового зеркала Уилсона.

Благодаря VT3, U_кVT1 фиксирован и на 2U_бэ меньше U_пит, что позволяет подавить эффект ЭрлиVT1. VT3 передает выходной ток нагрузке.VT3 включен по схеме с ОБ.

Используется: для задания и использования требуемых режимов работы усилительных каскадов, в том числе в ОУ, в частности в качестве коллекторной нагрузки ДУ, что позволяет увеличить их коэффициент усиления больше, чем при использовании источников тока.

 

 

11.Отражатели тока.

Используются для задания и стабилизации режимов работы каскадов ОУ.

 

Токовые зеркала используются:-в качестве кол-ной нагрузки

Схема 2

С целью исключения сущ-их потерь сигнала, обычно выполн-ся усл-ие Rн=10Rг

В нашем случае Rд=10Rг и Rвх=10Rд, Rвх=100Rг, т.е. часто увеличение вх сопротивл. Приводит к уменьш. Ku. С целью исключения влияния делителя напряж R1 и R2 на перем-ый сигнал, вводят ПОС через С2 и С3 в т.А. Переменный сигнал R3 на обоих выводах будет один-ов, следов. Переменный ток через него не протекает, значит R3 стремится к бесконечности, это позволяет выбирать Rвх=10Rг. Существенным негативным влиянием на передачу высокочастотного входного сигнала от ист-ка с вх-ым сопротивл. Оказывает вх-ая емкость с кабеля. С целью ослабления этого эф-та мы падаем на 1-ый экран кабеля сигнал той же амплитуды и фазы, что и на центральной жиле. Это приводит к тому, что параз-ая емкость кабеля практич-и перестает заряж-ся, а значит ее эквивалентная величина для переменного сигнала стремится к 0. Реально удается уменьшить эквивал. Мощность в 10-100 раз. С целью устранения помех 2 экрана соед-ся с общим проводом.

 

 

18.Эффект Миллера.

Емкость ограничивает скорость изменения напряжения в схеме, так как любая схема имеет собственные конечные выходные импеданс и ток. Когда емкость перезаряжается от источника с конечным сопротивлением, ее заряд происходит по экспотенциальному закону с постоянной времени RC; если же емкость заряжает идеальный источник тока, то снимаемый с нее сигнал будет изменяться по линейному закону. Схема на рисунке иллюстрирует, как проявляются емкости переходов транзистора. Выходная емкость образует RC-цепь с выходным сопротивлением . Усилитель обладает некоторым коэффициентом усиления по напряжению , следовательно, небольшой сигнал на входе порождает на коллекторе сигнал, в раз превышающий входной (и инвертированный по отношению к входному). Из этого следует, что для источника сигнала емкость в раз больше, чем при подключении между базой и землей. Эффективное увеличение емкости и называют эффектом Миллера.

Существует несколько методов борьбы с эффектом Миллера. Например, он может быть полностью устранен, если использовать усилительный каскад с общей базой. Импеданс источника можно уменьшить, если подавать сигнал на каскад с заземленным эмиттером через эмиттерный повторитель. На рисунке показаны еще 2 возможности. В дифференциальном усилителе (без резистора в коллекторной цепи ) эффект Миллера не наблюдается; эту схему можно рассматривать как эмиттерный повторитель, подключенный к каскаду с заземленной базой. На второй схеме показано каскадное включение транзисторов. - это усилитель с заземленным эмиттером, резистор является общим коллекторным резистором.

Транзистор включен в коллекторную цепь для того, чтобы предотвратить изменение сигнала в коллекторе (и тем самым устранить эффект Миллера) при протекании коллекторного тока через резистор нагрузки. Напряжение - это фиксированное напряжение смещения, обычно оно на несколько вольт превышает напряжение на эмиттере и поддерживает коллектор в активной области.

 

 

23.

В общем случае обратную связь (ОС) можно определить как связь выходной цепи усилителя или каскада усиления с его входной цепью. Она образуется тогда, когда усиленный сигнал с выхода отдельного каскада усилителя или усилителя в целом передается на его вход через цепи, дополнительно вводимые для этого (внешняя ОС) или уже имеющиеся в нем для выполнения других функций (внутренняя ОС). К последним, например, относятся общая цепь источника питания усилителя, межэлектродные емкости в электронных приборах.

В большинстве случаев внутренняя ОС и непреднамеренно возникшие цепи внешней ОС (например, из-за близкого расположения при монтаже деталей, соединительных проводов входных и выходных цепей усилителя) вызывают так называемую паразитную ОС. В реальных устройствах паразитная связь, как правило, приводит к изменению их свойств в худшую сторону и возникновению других нежелательных явлений (в частности, генерацию паразитных колебаний, частоты которых значительно выше или ниже частот усиливаемых колебаний), часто трудно поддающихся контролю и устранению.

На рисунке приведена структурная схема усилителя с коэффициентом усиления К, охваченного внешней цепью ОС с коэффициентом передачи β. Цепь вместе с усилителем, к которому она подключена, образует замкнутый контур, называемый петлей ОС. Стрелками показаны направления прохождения сигнала.

Часть усиленного внешнего сигнала с выхода усилителя (прямая цепь передачи сигналов) поступает по цепи ОС на его вход и складывается там с внешним сигналом. При таком сложении амплитуд сигналов (внешнего и ОС) на входе усилителя возможны два принципиально отличных по конечному действию случая: либо сумма амплитуд сигналов больше амплитуды внешнего сигнала (фазы колебаний с одинаковой частотой на выходе цепи ОС и входной сигнала совпадают, сдвиг фаз равен 0°), либо меньше его (их фазы противоположны, сдвиг фаз равен 180°). В первом случае говорят о ПОС (положительной обратной связи), во втором – о ООС (отрицательной ОС). В большинстве случаев ПОС паразитная.

Обратная связь (ОС), охватывающая один каскад, называется местной, несколько - общей.

Если во входной цепи усилителя вычитается ток в цепи ОС из тока входного сигнала, то такую ООС называют параллельной. Если во входной цепи вычитается напряжение входного сигнала из сигнала ОС, то такую ООС называют последовательной. По способу получения (снятия) сигнала ООС с выхода усилителя различают ООС по напряжению (когда сигнал ООС пропорционален U_ВЫХ усилителя) и по току (сигнал ООС пропорционален току через нагрузку).

 

Последовательная ОС по току

При последовательной обратной связи по току в выходной цепи усилителя включается специальный резистор ,

падение напря­жения на котором

пропорционально выходному току.

 

Во входной цепи усилителя это алгебраически складывается с входным напряжением.

.

При глубокой ООС по току эту формулу можно преобразовать к следующему виду:

Последовательная ООС по току, как и по напряжению, уменьшает частотные искажения (расширяет полосу пропускания АЧХ) и нелинейные искажения усилителя. Введение ООС снижает также влияние помех и наводок, проникающих в усилитель.

Входное сопротивление усилителя с ООС определяется способом подачи сигналов во входную цепь

Наиболее существенное отличие последовательных ООС по напряжению и току проявляется через величину R_выхОС. Выходное сопротивление усилителя с ООС определяется способом снятия сигнала обратной связи с выхода устройства. При этом способ подачи сигнала ООС во входную цепь не играет никакой роли. Для R_выхОС усилителя, охваченного ООС по току, можно записать следующее выражение:

откуда следует, что выходное сопротивление возрастает. Таким образом, рассмат­риваемая ООС приводит к увеличению R_вьхОС, причем тем в большей степени, чем глубже обратная связь.

Изложенное выше позволяет заключить, что последовательная ООС по току стабилизирует коэффициент усиления по напряже­нию при постоянной нагрузке, снижает искажения, повышает входное и выходное сопротивления усилителя.

 

 

Параллельная ОС по току

При параллельной обратной связи по току в выходной цепи усилителя включается специальный резистор R, падение напряже­ния на котором пропорционально выходному току. Это напряже­ние образует во входной цепи ток обратной связи, протека­ющий через специальный дополнительный резистор R_ос. Во входной цепи усилителя происходит алгебраическое сложение I_ос и тока входного сигнала. На рисунке приведена структурная схема усилителя с параллельной обратной связью по току. Здесь , а коэффициент обратной связи по току Глубина ООС по току

Коэффициент усиления по току

где - коэффициент усиления по току без ООС. При глубокой парал­лельной ООС по току

Отметим также, что введение параллельной ООС по току уменьшает как линейные, так и нелинейные искажения токовых сигналов.

Так как входное сопротивление усилителя в ООС определяется лишь способом подачи сигнала обратной связи во входную цепь, то для параллельной ООС можно записать:

.

Здесь во входной цепи усилителя алгебраически складываются токи. Таким образом, параллельная ООС уменьшает R_вхОС, причем величина R_вхОС обратно пропорциональна глубине ООС по току.

Как было выше показано, ООС по току способствует увеличе­нию выходного сопротивления усилителя. Для параллельной ООС по току R_выхОС может быть рассчитано по следующей приближенной формуле:

Изложенное выше позволяет заключить, что параллельная ООС по току уменьшает и стабилизирует коэффициент усиления по току, снижает искажения токовых сигналов, уменьшает входное и увеличивает выходное сопротивления усилителя.

ДУ в режиме покоя

 

VT1 и VT2 располагаются, чаще всего на одном кристалле в непосредственной близости друг от друга, что обуславливает их близкие параметры и одинаковую температуру. При нагревании либо старении элементов входящих в ДУ. Транзисторы приоткрываются в одинаковой мере, а выходное напряжение между коллекторами остаётся практически нулевым.

 

Коэффициент усиления

Учитывая большой дифференциальный коэффициент усиления ОУ и свойства усилителя, охваченного глубокой отрицательной обратной связью, можно предположить, что коэффициент усиления инвертирующего усилителя будет определяться только параметрами цепи обратной связи. Действительно, если принять и пренебречь входными токами смещения, то для точки А по закону Кирхгофа

.

Достоинства: устойчивость усиления при больших К_u.

Недостатки: малое R_вх, инверсия сигнала.

Использование: Основная усилительная схема

 

Сумматоры и вычитатели.

Инвертирующий и неинвертирующий сумматоры:

Действие этой схемы в точности соответствует ее названию. Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму нескольких напряжений и меняет ее знак на обратный.

Если отдельным входным напряжениям надо придать раз­личные веса, то используется схема суммирования с масштаб­ными коэффициентами. Используется для суммирования сигналов, для цифро-аналогового преобразователя. В сумматоре отсутствует взаимное влияние источников сигналов.

Для инвертирующего сумматора выходное напряжение определяется по формуле

.

При равенстве входных сопротивлений R ₁= R ₂= R

U_вых=- (U_вх.1+U_вх.2+...+U_вх.n) - для инвертирующего сумматора;

- для неинвертирующего сумматора.

В схеме сумматоров переменным параметром является сопротивление обратной связи R _о.с, которое и определяет коэффициент усиления. Формулы приведены для постоянных величин (числовой сумматор) U_вх.1, U_вх.2 и т.д.

Достоинство инвертирующего сумматора: невлияние источников питания друг на друга, возможность усиления (ослабления) сигнала до необходимого уровня.

Недостатки инвертирующего сумматора: относительно низкое входное сопротивление, которое тем меньше, чем выше необходимый коэффициент усиления.

Используется для суммирования аналоговых сигналов, а также простейших АЦП.

Вычитатель:

Условия, выполнение которых необходимо для правильной работы этой схемы сводятся к тому, чтобы сумма коэффициентов усиления инвертирующей части схемы была рав­на сумме коэффициентов усиления ее неинвертирующей части. Другими словами, инвертирующий и неинвертирующий коэф­фициенты усиления должны быть сбалансированы.

Для схемы выходное напряжение пропорционально разности напряжений на входах Uвх1 и Uвх2.

. При R9=R11=R10=R21, получаем .Используются в измерит.дифф. схемах

Пассивный сумматор.

Недостатки: взаимное влияние источников сигнала друг на друга;

необходимость согласования уровней.

Источники опорного напряжения. Задание рабочего тока стабилитрона, источника тока на ОУ. Стабилитронные интегральные микросхемы.

Задание рабочего тока стабилитрона

DAсравнивает напряжения между входами и устанавливает на выходе такое напряжение, чтобы разница была равна 0.

U_И = U_НИ =>U_вых = 10В

 

Делитель R2-R3 задаёт выходное опорное напряжение, R1 задаёт ток через стабилитрон:

Не зависит от I_нагр.

 

 

Регулируемый стабилизатор

Микросхема TL431 (2,5..35 В), TL432 (1,25..15 В)

I_ст≤100 mA

Высокая точность ()

Высокая температурная стабильность (10 pps/ºC)

 

 

26.Усилители.Классификация и основные характеристики.

Усилители - устройства, предназначенные для увеличения параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности).

Усилитель имеет входную цепь, к которой подводится усиливаемый сигнал, и выходную цепь, с которой выходной сигнал снимается и подается в нагрузку.

 

 

УПТ – усилитель постоянного тока

УЗЧ – усилитель звуковых частот

УНЧ – усилитель низких частот

УВЧ – усилитель высоких частот

ШПУ – широкополосные усилители

УПУ - узкополосные усилители

Δf = f_в-f_н - полоса пропускания или полоса усиливаемых частот.

Основные параметры:

Амплитудно-частотная характеристика отражает зависимость модуля коэффициента усиления , определяемого для синусоидального входного сигнала от частоты. Однако очень редко один усилительный каскад обеспечивает требуемый коэффициент усиления. Поэтому применяют много каскадные усилители с конденсаторной связью между каскадами, общий коэффициент усиления которых определяется как произведение коэффициентов усиления всех каскадов

.

.

 

Каскады рассчитываются последовательно от оконечного к первому. Оконечный каскад обеспечивает получение требуемой мощности сигнала на нагрузке . По коэффициенту усиления оконечного каскада определяют параметры его входного сигнала, являющиеся исходными для расчета предоконечного каскада и.т.д. Наличие в схеме усилителя конденсаторов и зависимость параметров усилителя от частоты приводит к тому, что при изменении частоты входного сигнала напряжение на выходе усилителя изменяется не только по амплитуде, но и по фазе.

Поэтому второй характеристикой усилителей является фазо-частотная характеристика (ФЧХ), определяющая зависимость угла фазового сдвига от частоты.

Усилительный каскад задерживает сигнал на какое-то время. Каждые гармонические составляющие задерживаются на разное время.

Амплитудная характеристика усилителя (реальная):

 

По амплитудной характеристике можно выделить следующие основные параметры усилителя:

1. Коэффициент усиления по току ;

2. Коэффициент усиления по напряжению

3. Коэффициент усиления по мощности ;

4. Чувствительность усилителя — минимальное значение входного сигнала, при котором полезный сигнал на выходе уже различим на уровне помех (при отношении сигнал - шум)

5. Динамический диапазон - отношение амплитуды максимально допустимого выходного напряжения к минимально допустимому, при которых не возникает искажение .

 

 

Расчёт каскада с общим эмиттером по постоянному и переменному току.

Расчёт может осуществляться либо слева направо, либо справа налево. Слева направо.

Дано: R_g = 1кОм U = 20В h₂₁ = 100 k_U = 20 f_н = 200 δ_н = 6дБ

Найти: R1, R2, R_к, R_э1, R_э2, R_н,C1,2, C3.

По постоянному току:

1.

Шина питания по постоянному току эквипотенциальна земле (через Сф)

2. R_вх = R_э1h₂₁ = 10R_д = 100k => R_э1 = 1кОм

3. R_э/R_к = 0,1 – 0,3 => R_к = 5.1кОм

4. R_H=l0R_вых = 51кОм

(R_вых = R_кб||R_к)

5. U_к = U_п/2=>I_к = U_п/2·1/R_к = 2мА

6. U_э = I_эR_э1 = 2В

7. U_б =U_э+ 0,6 = 2,6В

8. R1/R2 = 17,4/2,6 = 6,7

9. => R2 = 77/6.7 = 11кОм = 12кОм

R1 = 75кОм = 82кОм
10. r_э0 = φ_Т/I_к = 25/2 = 12,5Ом

 

По переменному току:

11. k_U = R_к/(R_э+r_э0) => R_э+r_э0 = 255Ом => R_э = 242,5Ом

R_э1·R_э2/(R_э1+ R_э2) = 242,5Ом

R_э1 = 1кОм => R_э2 = 330Ом

12. δ_э = 0,5 δ = 3дБ

При понижении частоты, ёмкостное сопротивление Сэ возрастает, увеличивается эквивалентное сопротивление в эмиттерной цепи и уменьшается коэффициент усиления.

Z/R = √2 => R = X_c = R_э2+r_э0 = 342,5Ом

13.δ1 = δ2 = 1,5дБ

14.

=>X_C = 6,44кОм

C1 = 120нФ

15. δ1 = δ2 = 1,5дБ

R_н/R_д = 5 => X_C2/X_C1 = 5 => C1/C2 = 5 =>C2 =33нФ

 

Резонансные преобразователи

ПНТ: переключаются при нулевом токе

ПНН: переключаются при нулевом напряжении

 

Пример резонансного ПН

Достоинства резонансных преобразователей:

· невысокая скорость нарастания напряжения на силовом VT, что позволяет работать на более высоких частотах

· меньшая амплитуда высших гармоник, что уменьшает создаваемые радиопомехи

Недостатки:

· сложность схем управления и трудность стабилизации выходного напряжения при изменяющемся сопротивлении нагрузки.

 

Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные, выходные, проходные. Электрические и экспоненциальные параметры.

Биполярные транзисторы –это п/п с двумя p – n переходами и тремя электродами.

Отличительный признак: для нормальной работы необходимы носители двух видов - электроны и дырки. Используются два встречно включенных p – n перехода. Бывают двух типов:

n² и p² – сильно легированные области.

В транзисторе, находящемся в активном состоянии, переход эмиттер-база, эмиттерный переход, смещен в прямом направлении, т.е. приоткрыт, а коллекторный переход закрыт.

Прямосмещенный эмиттерный p-n-переход ускоряет электроны из эмиттера в базу. Если база узкая – меньше диффузионной длины – и электрон не успевает рекомбинировать в базе, он пролетает через базу в коллектор, ускоряясь положительным напряжением последнего. Изменяя прямое напряжение эмиттер-база, мы изменяем количество электронов, впрыскиваемых в базу из эмиттера, а значит и ток коллектора.

В усилительном режиме работы транзистора, эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный - в обратном. Эмиттерный переход сильно легирован, коллектор - обеднен. Коллекторный переход должен быть равномерно легирован и в меньшей степени, чем эмиттер, с целью увеличения пробивного напряжения коллектор-база.

I_э = I_к+I_б (Так как ток коллектора во много раз больше тока базы, то токи эмиттера и коллектора приближенно равны).

Основные электрические параметры:

Биполярный транзистор - (в процессе переноса заряда участвуют электроны и дырки) п/п прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами и тремя или более выводами, которые служат для усиления или переключения входного сигнала. По порядку чередования переходов различают - p-n-p и n-p-n. Различие у них в полярности подключения источника питания.

По мощности: 1)маломощные <0.3Вт, 2)средней м-сти-0.3-3Вт 3)большой м-cти >3Вт

По частоте:граничная частота усиления:1)низкочастотные, 2)среднечастотные, 3)высокочастотные>300Гц, 4)сверхвысокачастотные>3000Гц

-h21э-коэф.усиления,- IkR0, -Iкб0,Iэб0 токи утечки, влияют на импульсные токи, -Ck,Cэ –предельные эксплуатационные параметры, Uкэmax, Uбэmax, Uбкmax Iкmax, Iбmax, Iэmax

 

2.Каскад с ОЭ: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku, Ki, φ. Достоинства и применение.

Сдвиг по фазе между входным и выходным напряжением равняется π, т.к. при увеличении напряжения на базе ток коллектора увеличивается и напряжение на коллекторе уменьшается за счёт увеличения падения напряжения на U_R коллекторе.

- уравнение Эберса-Молла

- тепловой потенциал, Известно, что Т_КUбэ = -2,1mВ/°С.

должен быть IkRk=Uп/2, Iэб0 – зависит от температуры и от ширины p-n-перехода

Ik=Uп/2Rk, Ik=h21*Iб, Iб=Uп-Uб/Iб=(Uп-Uбэ)*h21\Iк

U_бэ = U_б – U_э

I_э = I_к+I_б

R’э вводит последовательно отриц-ую связь по току, кот-ая позволяет уменьшить изм-ия тока коллектора приизм-ии температуры и конктретного экземпляра транзистора. Его влияние выбирается из условий max-го выходного сигнала(0.1*Rk) либо max-ой термокомпенсации(0.3*Rk), (чем больше резистор, тем больше термокомпенс)

-R1,R2 совместно с Rб задают положение рабочей точки

-С1 и С2 разделяют по постоянному току –источник тока, -усилитель,-нагрузку, что позволяет исключить нарушение режимов работы транзистора, а также неправильную работу или повреждение нагрузки или генератора

-Rk создает путь пост-го тока и служит для выделения на нем выходного сигнала

Ku=∆Uk\∆Uб=∆Uk\∆Uэ=∆IkRk\∆IэRэ=Rк\Rэ, Ku=Rk||Rн\Rэ’||R’’э+rэ0, rэ0=φ_T/Ik

-R’’э служит для увелич-ия Ku без изм-ия термокомпенсации

-Cэ разделяет R’э, R’’э по постоянному току

-rэ0 внутреннее сопротивление транзистора ограничиваю-ее Ku.

-R_вх относительно мало вследствие малого сопротивления открытого эмиттерного p – n перехода, однако больше чем R_ОБ вследствие действия последовательной отрицательной обратной связи (ООС) в эмиттерной цепи. Rвх=(R’э||R’’э+rэ0)*h21

-R_вых– высокое выходное сопротивление определяется высоким сопротивлением замкнутого p – n перехода и большим требуемым Rk с целью получения большего Ku. Ku=большой, Ki= большой, φ=сдвиг фаз. Rвых=Rвых.тр||Rк||Rн=Rк||Rн

R_э выбирается из диапазона (0.1 – 0.3)R_к для осуществления температурной стабилизации режима работы каскада.

- Ki=h21,

Достоинства: высокие коэффициенты по току h₂₁ и напряжению (десятки, сотни), более высокие (по сравнению с ОБ, относительно высокоеR_вх.

Недостатки: высокое R_вых, инвертирование сигнал (способствует возникновению самовозбуждения и уменьшает коэффициент усиления на высоких частотах вследствие эффекта Миллера), зависимость Кu от Rн;

,

наличие эффекта Миллера, который заключается в увеличении эквивалентной емкости С_кб в К_u раз. Это приводит к резкому падению усиления каскадов на высоких частотах и необходимости применения каскадов с ОБ.

Применение: предварительные, промежуточные и предвыходные каскады.

 

3. Каскад с ОК: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku, Ki, φ. Достоинства и применение. (эмитерный повторитель).

U_б=U_э+0,6

Коэффициент усиления по напряжению стремится к единице (но всегда меньше).

Коэффициент усиления по току:

 

1)R_вх = (R_э||Rн)(h21+1)