Здавалка
Главная | Обратная связь

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
усиления на биполярных транзисторах

 

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.