Усилительного каскада
Рассмотрим схему, в которой в выходную цепь транзистора включается сопротивление нагрузки рис. 8.22. Для выходной цепи можно составить следующее уравнение или . (8.35) Последнее выражение представляет собой прямую линию и называется уравнением нагрузочной прямой. Обычно она строится на выходных характеристиках транзистора в области безопасных режимов его работы. Для определения области безопасных режимов необходимо знать предельно допустимые параметры транзистора: Pк max, Uкэ max, Iк max. Вначале строится график кривой допустимой мощности Iк = f(Uк) при Pк.max= const.: , рис. 8.23. На рис. 8.23 кривая допустимой мощности ограничена вверху максимальным током Iк max, справа – предельным напряжением Uкэ max.
Рис. 8.23
Нагрузочная прямая строится по двум точкам: по оси ординат откладывается ток , по оси абсцисс – напряжение Uип. Точки пересечения нагрузочной прямой со статическими характеристиками дают рабочую точку. Для неискаженного усиления размах выходного сигнала ограничивается внизу точкой, соответствующей режиму отсечки «В», а вверху – режимом насыщения (точка «С»). Посередине этого линейного участка выбирается рабочая точка «А», соответствующая активному режиму. Амплитуду выходного тока и напряжения можно определить графически: , (8.36) . (8.37) Мощность переменного сигнала на выходе: . (8.38) Мощность, рассеиваемая на коллекторе в режиме покоя: . (8.40) Коэффициент полезного действия коллекторной цепи: . (8.41) Входная статическая характеристика необходима для расчета параметров входной цепи (рис. 8.24).
Рис. 8.24
На входные характеристики переносятся с выходных точки А, В, С, D, F, затем строится входная рабочая характеристика (штрихпунктирная линия) по точкам A’, B’, C’, D’, F’. Амплитуды полуволн входного тока и напряжения получим из данного графика: , . (8.43) Мощность входного переменного сигнала: . (8.44)
Усиление по току, напряжению и мощности: , (8.45) , (8.46) . (8.47) Входное сопротивление: . (8.48) Выходное сопротивление: . (8.49)
Аналогично проводятся расчеты для схемы включения с общей базой. 8.6. Аналитический расчет одиночных каскадов
В рабочем режиме к транзистору, представляемому в виде четырехполюсника, подключается с одной стороны источник сигнала с внутренним сопротивлением RГ, а с другой – сопротивление нагрузки RH рис. 8.25.
Рис. 8.25
При расчетах воспользуемся системой h-параметров (8.50) В соответствии с принятыми обозначениями: Тогда второе уравнение можно переписать следующим образом: , (8.51) откуда получим величину коэффициента усиления по току в рабочем режиме: (8.52) В первом уравнении системы (8.50) разделим обе части на I1: и определим входное сопротивление каскада: , или (8.53) откуда (8.54) Коэффициент усиления по напряжению: (8.55) Коэффициент усиления по мощности: (8.56) Если на вход каскада не подавать сигнал, то U1 = 0, а при подаче сигнала на выход, через цепь внутренней обратной связи поступит сигнал, равный произведению h12×U2 и во входной цепи ток будет равен I1. Из первого уравнения системы (8.50) получим: во втором уравнении системы (8.50) разделим обе части на ток I2: (8.57) Полученные выражения являются общими и их необходимо конкретизировать для каждой из трех схем включения транзисторного усилительного каскада. Для схемы включения с общей базой получим: (8.58) В большинстве случаев RH×h22б << 1 и Kiб » h21б. Для схемы с ОБ коэффициент обратной связи имеет обратный знак h12 = − h12б и тогда выражение для входного сопротивления перепишем следующим образом: (8.59) Для относительно небольших сопротивлений нагрузки будем иметь:
(8.60)
Коэффициент усиления по напряжению: (8.61) Выходное сопротивление: (8.62) Если Rг , то . Выражения для схемы включения с общим эмиттером примут вид: . (8.63) Поскольку для схемы с ОЭ коэффициент обратной связи положителен: , то . (8.64) При малой величине сопротивления нагрузки получаем: , (8.65) а усиление по напряжению . (8.66) Далее находим выходное сопротивление: . (8.67) При расчете основных параметров для схемы включения с общим коллектором необходимо учесть, что . Тогда . (8.68) Коэффициент усиления по напряжению: . (8.69) Входное сопротивление: (8.70) или . (8.71) Выходное сопротивление каскада с общим коллектором: . (8.72) Для приближенных расчетов можно использовать выражение: (8.73) Выходное сопротивление получается самым малым из трех схем включения. Коэффициент усиления по напряжению близок к единице, поэтому данную схему еще называют эмиттерный повторитель.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|