Параметры электрических сигналов.

Параметры электрических сигналов.

Синусоидальный сигнал.

Т-период (произошел полный цикл изменений)

f = 1/T частота (Гц),

Действующие значение синусоидального сигнала U=Umax/Ö2

 

 

Трапециидальный сигнал

Треугольный сигнал

 

Пилообразный сигнал

Прямоугольный сигнал или

Видео импульс

- время импульса

-время фронта

-время спада

-время вершин

 

 

ГОСТ16263-70 “Государственная система обеспечения единства измерений” Метрология “Термины и определения”

Скважность Q - это отношение периода следования прямоугольных импульсов к длительности самого импульса

 

 

 

Импульс считается прямоугольным, если его вершина по длительности составляет не менее 0.7 от длительности самого импульса.

tВ/ tи =1¸ 0,7

Если соотношение меньше, то импульс может превратится в трапецеидальный или треугольный.

Полупроводники и их свойства.

К полупроводникам относят: кремний, германий, индий, фосфор, оксиды, сульфиды и ряд минералов.

Полупроводники бывают кристаллические, аморфные и жидкие. Полупроводники не очень хорошо проводят ток.

В полупроводниковой электронике используют кристаллы.

Основные особенности полупроводников: возрастание удельной электрической проводимости при повышении температуры.

G-проводиьость (См)

Электропроводимость полупроводников зависит от: нагревания, облучения (любого, даже освещения),электрического и магнитного полей, давления,ускорения, от незначительного количества примеси.

Собственный полупроводник - это вещество, в котором не содержится примеси и нет структурных нарушений кристаллической решетки. (В нем при 0 К- электрический ток отсутствует.)

 

Процесс образования дырок.

При повышениитемпературы или при другом воздействии (см. выше) часть ковалентных связей может быть разорвана и валентные электроны, став свободными, могут уйти от своего атома. Потеря электрона превращает атом в положительный ион. В связях, в том месте где он был,образуется “вакантное” место - дырка.

Заряд дырки положительный и по значению равен заряду электрона. Дырку может заполнить валентный электрон соседнего атома, на месте которого, в ковалентной связи образуется новая дырка. Таким образом, дырки перемещаются в противоположную электронам сторону. При этом следует иметь ввиду, что в кристаллической решетке атомы жестко закреплены в узлах. Если внешнее электрическое поле отсутствует, то электроны проводимости совершают хаотическое движение. И только лишь под воздействием внешнего поля, движение электронов и дырок приобретает преимущественное направление,а это ничто иное как электрический ток.

Электроны движутся против направления электрического тока, а дырки по направлению (электрический ток движется от большего к меньшему потенциалу)

Определение: Электропроводность собственного полупроводника, возникающая за счет нарушения ковалентных связей называется собственной электрической проводностью.

Процесс образования пары электрон проводимости - дырка проводимости называется генерацией пар носителей зарядов.

Если дырка заполняется электроном, электрон станет не свободным и потеряет возможность перемещаться. А избыточный положительный заряд иона атома окажется нейтрализованным.При этом для внешнего поля одновременно исчезает и дырка и электрон.

Процесс воссоединения электрона и дырки называется рекомбинацией.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Среднее время существования пары носителей зарядов, называется временем жизни носителей зарядов.

При отсутствии внешних воздействий и постоянной температуры полупроводник находится в состоянии равновесия,т.е. число генерированных пар носителей заряда равно числу рекомбинаций.

Числу носителей заряда в единице объема полупроводника, т.е. их концентрация, определяет значение удельной электрической проводимости.

Для собственных полупроводников концентрация электронов и дырок одинакова.

Приместная проводимость

Если в полупроводник внести примесь он будет обладать помимо собственной электрической проводимости ещё и примесной.

Приместная электропроводимость может быть электронной или дырочной.

Внесение в полупроводник донорной примеси (примеси, атомы которых отдают свободные электроны, называются донорными или донорами) существенно увеличивают концентрацию свободных электронов, а концентрация дырок остаётсятакой же.

Если в полупроводнике электропроводимость обусловлена в основном электронами, то она называется электронной, а полупроводник n-типа.

Электроны в полупроводниках n-типа являются основными носителями заряда (их концентрация высока), а дырки – не основными.

Пример: если в полупроводник из чистого германия (4х валентный) внести немного примеси мышьяка (5ти валентного), то появится полупроводник n-типа.

Примеси, атомы которых способны принять валентные электроны соседних атомов, создав в них дырку, называются акцепторами или акцепторными.

Пример: если в тот же 4-х валентный германий добавить примесь из 3-х валентного индия, то полупроводник будет акцептором.

Внесение в полупроводник акцепторной примеси существенно увеличивает концентрацию дырок, а концентрация электронов остаётся такой же. При этом проводимость обусловлена в основном дырками. Её называют дырочной, а такой полупроводник p-типа.

Дырки для полупроводника p-типа – основные носители заряда, а электроны – не основные.

Удельная электрическая проводимость примесного полупроводника определяется концентрацией основных носителей заряда (чем выше концентрация, тем проводимость выше).

Часто полупроводник содержит и донорною, и акцепторную примеси, тогда тип проводимости определяется тем, какой примеси больше. И если они равны, такой полупроводник называется скомпенсированным.

P-n-ПЕРЕХОД

Область внутри пп на границе раздела его двух сред с разным типом примесной электропроводности (p и n типа) называется электронно-дырочным переходом или р-n-переходом.

Предположим р-n -переход образован в результате соприкосновения двух полупроводников р и n-типа.Концентрация электронов в области р- типа и дырок в области n-типа равны,кроме того в каждой области имеется небольшое количество неосновных носителей. При соприкосновении равенство между количеством ионов и свободных носителей заряда нарушается. Так- как между областью р и n -типа существует значительная разница концентрации электронов и дырок происходит диффузия дырок в область n-типа и электронов в область р-типа. Как только дырка покинет область р-типа, в этой области вблизи границы раздела образуется нескомпенсированый отрицательный заряд иона акцепторной примеси.

 

А с уходом электрона с области n-типа, в ней образуется нескомпенсированый положительный заряд ионо-донорной примеси.

В результате вблизи границы раздела областей создается объемный двойной слой пространственных зарядов, который называется р-n-переходом. Этот слой объединен основными (подвижными) носителями заряда в обеих частях, поэтому его удельное сопротивление велико, часто этот слой называют запирающим.

Пробой р-n перехода.

Резкое возрастание обратного тока, возникающее даже при незначительном увеличении обратного напряжения сверх определенного значения называется пробоем р-n-перехода.

Инжекция -(впрыскивание) при прямом смещении потенциальный барьер понижается,и через него основные носители заряда перемещаются в смежную область, где они являются неосновными.

Экстракция -под действием поля р-n-перехода не основные для данной области носители заряда, перемещаются через р-n-переход в соседнюю область. Процесс выведения неосновных носителей заряда, через переход, под воздействием поля этого перехода при подключении р-n-перехода к источнику внешнего напряжения, это называется экстракцией (извлечение).

Эмиттер -область, из которой инжектируются носители заряда (низкоомная область).

База -область, в которую инжектируются носители заряда, и где они являются неосновными (высокоомная область).

В полупроводниках из-за различной концентрации примесей, различная концентрация носителей заряда. Отсюда различают низкоомную и высокоомную области. Как правило, преобладает инжекция из низкоомной области называемая эмиттером, а высокоомная - базой.

Пробой может быть:

- электрическим - при котором р-n-переход не разрушается и сохраняет работоспособность.

- тепловым - при котором разрушается кристаллическая структура полупроводника.

Электрический пробой связан со значительным увеличением напряженности электрического поля в р-n-переходе.

Существует 2 типа электрического пробоя:

1) Туннельный пробой - наблюдается в полупроводниках с узким р-n-переходом (обеспечивается высокой концентрацией примеси), он связан с туннельным эффектом, это когдапод воздействием очень сильного поля носители заряда могут переходить из одной области в другую без затрат энергии (туннелировать через р-n-переход). Туннельный пробой наблюдается при обратном напряжении в несколько Вольт (до 10 В).

2) Лавинный пробой - наблюдается в полупроводниках с широким р-n-переходом. В сильном электрическом поле может возникнуть ударная ионизация атомов р-n- перехода. Носители заряда на длине свободного пробега приобретают кинетическую энергию (в том случае если потенциальная энергия переходит в кинетическую), достаточную для того чтобы при столкновении с атомами кристаллической решетки полупроводника, выбить из ковалентной связи электроны. Образовавшаяся при этом пара электрон-дырка тоже принимает участие в ударной ионизации. Процесс нарастает лавинообразно и приводит к значительному увеличению обратного тока. Напряжение лавинного пробоя десятки и сотни Вольт

Тепловой пробой возникает тогда когда мощность, выделяемая в р-n-переходе, при прохождении через него обратного тока, превышает ту которую он может рассеять. Происходит значительный перегрев перехода, обратный ток, являющийся тепловым, резко возрастает, что приводит к еще большему перегреву перехода, происходит лавинообразное увеличение тока, в результате возникает тепловой пробой р-n-перехода.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя омическими контактами, к которым присоединяются два выхода.

p-n переход

 

Вывод вывод

Омическими контактами – называется контакт металла с полупроводником не обладающий выпрямляющими свойствами.

- обозначение диода на принциповой схеме.

 

Электрический переход образуется между двумя полупроводниками с разным типом примесной электропроводимости.

Низкоомная область – эмиттер.

Высокоомная область – база.

Диоды классифицируются

1. По основному полупроводниковому материалу:

- кремневые

- германиевые

- арсенид галлиевые

 

2. По физической природе процесса:

- туннельные диоды

- фотодиоды

- светодиоды

и тд.

 

3. По назначению:

- выпрямительные

- импульсивные

- варикапы

- стабилитроны

 

4. По технологии изготовления электрического перехода:

- сплавные

- диффузионные

5. По типу электрического перехода:

- точечные

- плоскостные

Точечные диоды

Имеют очень малую площадь электрического перехода. Линейные размеры площади меньше p-n перехода, благодаря этому их ёмкость очень мала и составляет доли пФ. Применяют их для выпрямления тока высокой частоты и в импульсных схемах, всё это при очень малых токах из-за небольшой площади (токи 10-20 мА).

 

Плоскостные диоды

Имеют плоский электрический переход. Линейные размеры его значительно больше ширины p-n перехода (до нескольких десятков кв.см). Из-за большой барьерной емкости p-n перехода эти диоды применяются на частотах до 10 кГц. Они бывают:

- средней мощности до 1А и до 600 В;

-большой мощности до 2000 А.

 

Выпрямительные диоды

В этих диодах главным параметром – использование односторонней проводимости p-n перехода. И его качество (p-n перехода), зависит от того, насколько мал обратный ток.

Вольт-амперные характеристики реальных диодов очень напоминают

характеристики

p-n перехода.

 

 

 

 

Отличая вызваны родом полупроводника, температурой p-n перехода.

 

 

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя:

 

 

 

 

 

Импульсные диоды

 

Они предназначены для работы в импульсных схемах. В импульсных режимах через промежутки времени, равные единице микросекунд (мкс), диоды переключаются с прямого на обратный. При этом, каждое новое состояние диода не может установиться мгновенно, поэтому важное значение приобретают так называемые переходные процессы.

 

 

 

 

время tвос (время восcтоновления) в течение которого обратный ток изменяется от max до установившегося называется временем восстановления обратного сопротивления (или тока) диода.

Это важный параметр импульсных диодов, обычно tвос меньше десятых долей мкс.

Туннельные диоды.

Туннельным диодом называется полупроводниковый диод,сконструированный на основе полупроводника с большим содержанием примеси, в котором при обратном и небольшом прямом напряжении возникает туннельный эффект, и вольт-амперная характеристика имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

rдиф=dU/dI

обозначается:

Вольт – амперная

характеристика

 

 

Обратный ток туннельного диода во много раз больше чем у других диодов, поэтому они не обладают вентильным свойством. Туннельный диод обладает усилительным свойством, и может работать в схемах на участках аб как активный элемент.

 

 

 

Величиной тока I_0, изменяя сопротивление R_1, мы попадаем на участок первого перегиба вольт-амперной характеристики. Выходное напряжение при этом будет равняться:

U_вых=Е-I₀R₁.

Подавая переменный сигнал на вход усилителя через резистор R₂, мы изменяем ток через туннельный диод на величины:

I₀-1; I₀+1;

При увеличении тока I₀+i мы попадаем на участок характеристики соответствующий напряжению U_3,имеющий значительно большее значение напряжений. Таким образом, схема имеет усилительные свойства соответствующие ключевому режиму.

Диоды Шоттки.

Потенциальный барьер, полученный на контакте металл - полупроводник называется барьером Шоттки, а диоды на его основе - диодами Шоттки.

Условное обозначение:

 

Образованный на границе между металлом-полупроводником слой, располагается в полупроводнике у границы с металлом. Этот слой является запирающим, и обладает выпрямляющим свойством. В таком контакте можно обеспечить малую барьерную емкость, что позволяет создать диоды и транзисторы с идеальными характеристиками для роботы в импульсных схемах.

 

Стабилитроны.

Принцип роботы этих диодов основан на том, что при обратном напряжении на р-n-переходе, в области электрического пробоя, напряжение на нем изменяется незначительно, при значительном изменении тока.

Условное обозначение:

 

 

Вольт-амперная характеристика

 

Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения,и используются в параметрических стабилизаторах, в качестве источника опорных напряжений,в схемах ограничения Дьюдеса. Напряжение стабилизации (пробойное напряжение) является для этих диодов рабочим.

 

 

Схема простейшего параметрического стабилизатора.

R_б - балластное

R_н - нагрузки

Напряжение на R_н, не может превысить напряжение пробоя стабилитрона, так как он подключен к нему параллельно. Избыток напряжения гасится на резисторе R_б

_. Основные параметры стабилитрона.

Напряжение стабилизации: от3 до 400 В.

Максимальный ток от десятков до сотен мА

Дифференциальное сопротивление: rэ=DUст/DIст

 

ВАРИКАПЫ.

Условное обозначение:

 

Диоды в которых использовано свойство р-n-перехода, изменяют барьерную емкость при изменении обратного напряжения. Варикап можно рассматривать как конденсатор с электронным управлением емкостью.

 

Вольт-фарадная характеристика.

 

Показывает зависимость емкости конденсатора от приложенного к нему напряжения.

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ.

Различают транзисторы биполярные и униполярные.

1.Транзистор биполярный -полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими электрическими переходами и тремя (или более) выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции не основных носителей заряда.

2. Транзистором называется электропреобразовательный прибор с несколькими электрическими переходами, пригодный для усиления мощности, имеющий три или более вывода.

 

 

 

Такая структура, как расположена здесь, с таким расположением полупроводниковых материалов называется р-n-p типа или структура прямой проводимости. Если полупроводники поменять местами, то такой тип транзистора будет называться транзистором обратной проводимости или n-p-n типа.

Электрический переход между базой и эмиттером называется эмиттерным переходом.

Переход между базой и коллектором называется коллекторным переходом.

Обозначения:

p-n-p типа

 

 

n-p-n типа

 

 

безкорпустной транзистор

 

 

Rэ

 

 

Для нормальной работы любого транзистора необходимо подать на его электроды начальное смещение так, чтобы эмиттерный переход был включен в прямом, а коллекторный в обратном направлении.

Падение напряжения на эмиттерном переходе составляет несколько десятых долей вольта, а на коллекторном - единицы или десятки вольта.

Вольт- амперная характеристика эмиттерного перехода.

 

 

Вольт- амперная характеристика коллекторного перехода

 

 

Совмещенная вольт-амперная характеристика

 

 

В активном режиме прямое смещение эмиттерного перехода создается за счет включения постоянного источника питания U эмиттер базы (Uэб), а обратное смещение коллекторного перехода за счет включения U коллектора базы (Uкб).

 

 

 

Iэ=Iк+Iб

В р-n-p транзисторе ток создается преимущественно дырками, а в n-p-n - электронами.

Величина Uэб имеет небольшое значение, близкое к высоте потенциального барьера, и составляет доли вольт. Величина Uкб по крайней мере на порядок больше напряжения Uэб и ограничивается лишь напряжением пробоя коллекторного перехода.

При включении источников питания Uэб и Uкб потенциальные барьеры эмиттерного перехода снижаются за счет Uэб, а потенциальный барьер коллекторного перехода повышается за счет Uкб.

Дырки эмиттера легко преодолевают понизившийся потенциальный барьер и за счет диффузии инжектируются в базу, а электроны базы в эмиттеры по той же причине.

Дырки эмиттера диффузируют в базе к направлению коллекторного перехода за счет перехода плотности дырок по длине базы (1). большинство из них доходят до коллекторного перехода, а незначительная часть рекомбенируется с электронами базы. Для уменьшения потерь дырок на рекомбинацию, базу делают тонкой.

Поскольку поле коллекторного перехода для дырок является ускоряющим, они оттягиваются через коллекторный переход коллекторами, тоесть происходит экстракция дырок в коллектор. Распространяясь вдоль коллектора за счет перепада плотности дырки достигают контакта коллектора и рекомбинируют с электронами подходящими к выводу от источника. Основные носители заряда коллекторов (дырки), вследствие того, что потенциальный барьер коллекторного перехода велик, практически не могут уйти из коллектора в базу.

Через транзистор происходит сквозное скольжение дырок от эмиттера через базу к коллектором, и лишь незначительная часть их из-за рекомбинации с электронами базы не доходить до коллектора. часть с дырками эмиттера восполняется электронами источника которые поступают в базу через ее вывод. Наряду с основными носителями заряда через эмиттерный и коллекторный переходы движутся и неосновные для каждой из областей носителей, особенно через коллекторный переход: дырок базы в коллектор; и электронов коллектора в базу. Их количество растет с повышением температуры. Таким образом, токи с цепей эмиттера передаются в цепь коллектора с коэффициентом a в такой зависимости: a=Iк/Iэ, где коэффициент a называется коэффициент передачи тока эмиттера в коллектор. В современных тр-рах a бывает равна:

a= 0,95¸0,99 и даже больше, но всегда меньше 1.

В зависимости от полярности напряжения приложенного к эмиттерным и коллекторным переходам транзистора, различают 4 режима его работы.

1. Активный режим. На эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный - обратное. Он является основным режимом работы коллектора. Из-за того, что напряжение в цепи коллектора значительно превышает напряжение, подведенное к эмиттерному переходу, а токи в цепях эмиттера и коллектора практически равны, то мощность полезного сигнала на выходе из схемы (коллекторной цепи) на много больше, чем во входной (эмиттерной) цепи транзистора.

2.Режим отсечки. К обоим переходам проводятся обратные напряжения. Поэтому через них проходит лишь незначительный ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда. Практически транзистор в режиме отсечки заперт.

3. Режим насыщения. Оба перехода находятся под прямым напряжением. Ток в выходной цепи транзистора максимален, и практически не регулируется током входной цепи. Транзистор, управляемый прибор. В этом режиме транзистор полностью открыт.

4. Инверсный режим. К эмиттерному переходу подводится обратное напряжение, а к коллекторному - прямое. Эмиттер и коллектор меняются своими ролями - эмиттер выполняет функцию коллектора, а коллектор - эмиттера. Этот режим, как правило, не соответствует нормальным условиям эксплуатации транзистора.

СХЕМА ОЭ.

Особенности схемы с ОЭ является то что входным током в ней, является ток базы, который по величине значительно меньше тока коллектора, являющийся выходным:

b =DI_ВЫХ / DI_ВХ = DI_К / DI_Б

b =a /(1-a),где b-коэффициент передачи тока базы, для схемы ОЭ.

Таким образом, в схеме с общим эмиттером можно получить коэффициент прямой передачи тока порядка нескольких десятков и долей сотен.

Входное сопротивление транзистора в схеме ОЭ значительно больше, чем в схеме ОБ.

Достоинства схемы с ОЭ: возможность питания ее от одного источника напряжения, поскольку на базу и на коллектор подаются питающие напряжения одного знака. Поэтому схема с ОЭ является самой распространенной.

Недостаток схемы с ОЭ: некоторая температурная нестабильность большая, чем в схеме с ОБ.

В схеме с ОК входной сигнал подается на участок базы коллектор, входным током является ток базы, а выходным ток эмиттера. Коэффициент прямой передачи тока будет записываться таким выражением:

DI_Э /D I_Б= DI_Э / (DI_Э- DI_К)=b+1.

Достоинство схемы: сравнительно большее значение коэффициента прямой передачи тока и входного сопротивления.

Недостаток: Отсутствие усиления по напряжению.

Для оценки работы транзистора при различных схемах включения используются характеристические параметры, отображающие зависимость переменных токов и напряжений на входе и выходе схемы.

 

Основные характеристические параметры:

Rвх=DVвх/DIвх - входное сопротивление

 

Rвых=DVвых /DIвых - выходное сопротивление

 

KI=DIвых /DIвх - коэффициент усилия по току

 

KV=DVвых /DVвх - коэффициент усилия по напряжению

KP=DPвых /DPвх - коэффициент усилия по мощности

 

 

Схема	Характеристические параметры
Включения	KV	KI	Kp	Rвх, Ом	Rвых, Ом
тр-ра
ОЭ	10^2 ¸ 10^3	20 ¸ 40	10^3 ¸ 10^4	20 ¸ 2000	10^4 ¸ 10^5
ОБ	10^2 ¸ 10^3	< 1	10^2 ¸ 10^3	10 ¸ 10^3	10^5 ¸ 10^6
ОК	< 1	20 ¸ 50	20 ¸ 50	10^5 ¸ 10^6	10^2 ¸ 10^4

Выводы по таблице.

1. Схема с ОЭ обеспечивает больше усилие по току, напряжениям и мощности. При этом входное сопротивление не велико и зависит от сопротивления нагрузки. Выходное сопротивление достаточно велико.

2. Схема с ОБ обеспечивает больше усилие по напряжению и мощность, но коэффициент усилия по току меньше 1. Входное очень мало, а выходное очень велико.

3. Схема с ОК обеспечивает больше усилие по току и мощности, но коэффициент усилия по напряжению меньше 1. Входное сопротивление очень большое, а выходное маленькое.

Характеристика

 

 

Iк= ¦(Vкэ) при Iб – const

Выходная статическая характеристика транзистора – это зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при постоянном токе базы.

Электронные усилители.

Электронным усилителем называется устройство повышающие мощность выходного сигнала за счет внешнего источника питания. Основным элементом усилителя является транзистор. В общем случае электрические усилители являются многокаскадные. Отдельные каскады соединяются между собой цепями, по которых передаётся усиливаемый сигнал. Каскады выполняются по схеме с общим эмиттером и общим истоком, с общим коллектором и с общим стоком, с общей базой и общим затвором. Каскады с общим эмиттером и с общим истоком называются усилительными каскадами, с общим коллектором и с общим стоком повторителями напряжения, с общей базой и с общим затвором – повторителями тока.

 

 

Такая схема из всех возможных обеспечивает наиболее усиление по напряжению, току и мощности. Эта схема усиливает только переменный сигнал из-за того, что связь с источником сигнала и с нагрузкой осуществляется через конденсатор. Свх - входная емкость, предназначенная для передачи переменной составляющей от источника входного сигнала и для предотвращения попадания на вход постоянной составляющей. Rб1, б2- базовые резисторы, включены по схеме делителя напряжения. Они создают необходимый потенциал базы, определяющий положениу рабочей точки транзистора. В зависимости от потенциала базы и рабочей точки, мы получаем вполне определенной ток коллектора (ток покоя транзистора).

Выходная характеристика

Уменьшение переменной составляющей на входе усилителя относительно точки покоя А приводит к уменьшению напряжения Uбэ (рисунок 1) и соответственно по характеристике к уменьшению Iб. Уменьшение Iб приводит к уменьшению Iк (при запирании транзистора, что эквивалентно увеличению его сопротивления), что приводит к увеличению напряжения Eк.

Eк = Eп – Iк (Rк + Rэ)

 

Такой усилитель изменяет фазу входного сигнала на 180С.

Синфазные сигналы - не имеют сдвига, или совпадающей по фазе.

Противофазные – сдвинуты на 180С относительно друг друга.

Стабилизация рабочей точки при изменении температуры происходит следующим образом: увеличение температуры транзистора приводит к увеличению обратного тока коллектора, что эквивалентно приотпиранию транзистора, что в свою очередь приводит к еще большему нагреванию транзистора, но уже протекающим током, а это влечет за собой еще большее увеличение обратного тока и приводит к нестабильности усиления каскада. Включение Rэ создает падения напряжения от протекающего через него тока

Iэ = Iк+Iб

Величиной равной Uэ=Rэ×Iэ полярностью противоположной той, которая создается цепями смещения. Таким образом, увеличение тока коллектора, а значит и тока эмиттера, приводят к уменьшению потенциала эмиттера относительно базы, а значит к смещению рабочей точки в сторону запирающего транзистора, а значит к уменьшению тока коллектора.

 

 

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ:

Обратной связью называется передача части энергии входного сигнала на вход усилителя. Если сигнал обратной связи действует согласно с входным сигналом, в результате чего коэффициент усиления возрастает, то такая обратная связь называется положительной. Если сигнал обратной связи противодействует входному сигналу (подается противофазно), и коэффициент усиления уменьшается, то такая связь называется отрицательной.

Отрицательная обратная связь (ООС) улучшает стабильность усиления, уменьшает искажение формы входного сигнала, снижает влияние разброса параметров элементов схемы, увеличивает входное сопротивление каскада.

Одним из видов отрицательной обратной связи является отрицательная местная обратная связь по току. Чтобы ввести такую ООС в усилитель достаточно исключить из схемы конденсатор С_Э. Чем выше ток в цепи эмиттера (R_Э) тем меньше напряжение прикладываемое к переходу база-эмиттер. Так как это напряжение включено встречно к входному.

Если отсутствует в схеме С_Э, то переменная составляющая тока эмиттера будет проходить только через R_Э и под влиянием падения напряжения от переменной составляющей все процессы, происходящие в транзисторе по изменению положения рабочей точки будут аналогичны процессам описанных для постоянной составляющей.

Важной характеристикой усилителя является полоса пропускания, которая определяется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ),которая показывает зависимость входного напряжения от частоты входного сигнала.

 

АЧХ идеального усилителя.

 

 

АЧХ реального усилителя.

 

АЧХ идеального усилителя не должна зависеть от частоты входного сигнала, однако в реальном усилителе этого быть не может, так как всегда существуют элементы, которые ограничат усиление на высоких частотах, а именно: паразитные емкости; процессы связанные со временем перемещения заряда в полупроводниках.

А в области низких частот ограничения усиления вызвано (в частном случае для нашего усилителя) наличием разделительных емкостей С_ВХ и С_ВЫХ, которые для низких частот представляют собой достаточно большое сопротивление

 

Хс=1/(2PfC)

 

Второй важнейшей характеристикой усилителя является амплитудная характеристика- зависимость выходного напряжения от напряжения на входе при f_ВХ=const.

U_ВЫХ

1- Амплитудная характеристика

идеального усилителя

1 2 a- угол наклона определяет коэффициент

усиления усилителя.

Чем больше a тем выше коэффициент усиления.

U_ВЫХ=0; U_ВХ=0; U_ВЫХ=K_УС U_ВХ.

U_ВХ

 

2- Реальный усилитель -происходит некоторое смещение характеристики за счет собственных шумов усилителя (при U_ВХ=0; U_ВЫХ=0).

Вторым отличием от идеальной характеристики является участок ограничения увеличения выходного напряжения при увеличении входного. Этот участок называется напряжением насыщения усилителя.

Реальный усилитель питается от реального источника питания. Насы