Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Каскады усилителей низкой частоты

Каскады на биполярных транзисторах

В усилителях на биполярных транзисторах используют, как правило, схему включения с общим эмиттером, обеспечивающую усиление как по напряжению, так и по току (рис. 2.4). В схеме резисторы и , включенные между корпусом и точкой К, образуют делитель для напряжения питания, которое фиксирует режим работы транзистора – его рабочую точку р' (рис. 2.5). Ток Iд, текущий через , должен создавать падение напряжения, соответствующее напряжению между базой и эмиттером транзистора UБЭр, поэтому

где Iд – ток делителя, образованного резисторами и

Усилительный каскад с общим эмиттером

Рис. 2.4. Усилительный каскад с общим эмиттером

Влияние положения рабочей точки р на работу усилителя

Рис. 2.5. Влияние положения рабочей точки р на работу усилителя

Через сопротивление R'Б течет ток IΣ, равный сумме тока Iд и тока, текущего в базу транзистора, поэтому

Ток делителя выбирают Iд = (2...5)IБр. Чем больше Iд, тем стабильнее работает каскад, так как изменения токов коллектора Iк и эмиттера Iэ, а значит, и тока базы IБ = Iк – Iэ не приведут к значительному изменению напряжения на R'Б:

Таким образом, напряжение UБЭр изменится незначительно. В то же время не следует выбирать ток делителя слишком большим, потому что это снижает КПД каскада из-за потерь энергии в делителе.

Допустим сначала, что UBX = 0. Под действием напряжения UБЭр через открытый р-n-переход эмиттер–база протекает постоянный ток базы IБр. Разделительный конденсатор Ср1 не дает возможности постоянному току протекать через источник входного сигнала.

Транзистор открыт и находится в активной области. Его состояние определит точка р пересечения нагрузочной прямой, проведенной через точки Ек и EK/RK, отсекаемые на осях (см. рис. 2.5), с характеристикой, соответствующей току IБр. Постоянный коллекторный ток IКр, соответствующий точке р, определит исходное напряжение между эмиттером и коллектором UKЭp. Так как через разделительный конденсатор Ср2 постоянное напряжение не проходит, выходное напряжение Uвых = 0. Рассмотренное состояние схемы называют режимом работы по постоянному току.

Пусть теперь на вход схемы поступает сигнал в виде синусоидального напряжения с амплитудой Uвх max. Этот сигнал уже пройдет через разделительный конденсатор и вызовет изменение управляющего напряжения НБЭ. Под его действием произойдет изменение токов базы, эмиттера и коллектора. Изменение тока базы оценим по входной характеристике IБ = f (UБЭ) и определим амплитудные значения тока +IБmах и -IБmах. Если бы входная характеристика была линейной, то изменения тока базы как в большую, так и в меньшую сторону были бы одинаковы, но из-за нелинейности характеристики амплитуда +IБmах больше, чем –IБmах. Поскольку выходные характеристики Iк = f (Uкэ) строят для разных токов базы, по ним можно определить токи коллектора, соответствующие токам +IВmах и -IБmах. Изменения тока коллектора относительно среднего значения IКр от (IКр+ IКmах) до (IКр – IКmах) приведут к колебаниям напряжения на сопротивлении RK и, следовательно, на коллекторе транзистора. Эти колебания легко оценить с помощью нагрузочной прямой. Действительно, рабочая точка р будет перемещаться по нагрузочной прямой между точками пересечения этой прямой с выходными характеристиками, соответствующими токам базы (IБр + IБmах) и (IБmin – IБmax). Таким образом, колебания входного сигнала привели к пропорциональным колебаниям напряжения коллектор–эмиттер Uкэ с амплитудой UKЭmax = IКmахRк. Через конденсатор Cp2 эти колебания поступают на выход усилителя. Выходной сигнал, таким образом, равен

Этот режим называют режимом работы по переменному току.

Из приведенных на характеристиках построений видно, что Uвx.max = 0,1 В, Uвых.mах = 5 В и, значит, коэффициент усиления по напряжению такого каскада

Следует обратить внимание, что положительному полу-периоду входного напряжения (когда UБЭр+ Uвx.max) соответствует отрицательный полупериод выходного напряжения (т.е. UКЭр – Uвых.max). Иначе говоря, между входным и выходным напряжениями существует сдвиг фаз, равный 180°. Для получения наименьших искажений усиливаемого сигнала рабочую точку р следует располагать на середине линейного участка входной характеристики.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы