- •Издательство мэи
- •Лабораторная работа № 1 изучение одиночных усилительных каскадов переменного тока на средних частотах
- •Краткое описание усилительных каскадов
- •Для каскада оЭсоответственно получим
- •Полное входное сопротивление каскада
- •Амплитудная характеристика каскада
- •Задание
- •Лабораторная работа № 2 амплитудно-частотная характеристика и искажения прямоугольного импульса одиночным усилительным каскадом
- •Амплитудно-частотная характеристика каскада
- •Искажение прямоугольного импульса усилителем
- •Задание
- •Лабораторная работа № 3 бестрансформаторные усилители мощности
- •Усилитель мощности класса в
- •Усилитель мощности класса а
- •Нелинейные искажения ум
- •Усилительные свойства каскада
- •Описание установки
- •Задание
- •Лабораторная работа № 4 дифференциальный каскад
- •Усилительные свойства
- •Амплитудная характеристика каскада
- •Разбаланс и температурный дрейф каскада
- •Описание стенда
- •Задание
- •Операционные усилители
- •Основные параметры и структура операционного усилителя
- •Дифференциальные каскады
- •Методические указания
- •Задание
- •Лабораторная работа № 6 усилители с частотно-независимой обратной связью
- •Общая характеристика цепей обратных связей
- •Характеристики исследуемого усилителя без ос
- •Усилитель с частотно-независимой ос
- •Методика измерении и лабораторный стенд
- •Задание
- •Задания, выполняемые по указанию преподавателя
- •Лабораторная работа № 7 усилители с частотно-зависимой обратной связью (активные фильтры)
- •Полосовые фильтры
- •После преобразований получаем
- •Задание
- •Библиографический список
- •Лабораторная работа № 8 стабилизаторы постоянного напряжения
- •Основные параметры стабилизаторов напряжения
- •Параметрический стабилизатор напряжения
- •Однокаскадные стабилизаторы
- •Многокаскадные стабилизаторы
- •Рекомендации по проведению измерений
- •Задание по изучению стабилизатора постоянного напряжения
- •Лабораторная работа № 9 Работа стабилизатора постоянного напряжения от сети переменного тока
- •Выпрямитель. Работа на активно-емкостную нагрузку
- •Выпрямитель со стабилизатором постоянного напряжения
- •Задание по изучению выпрямителя
- •Содержание
- •Учебное издание
Для каскада оЭсоответственно получим
rВЫХ = rК (1 – a(rБ + RБ||RГ)/(rЭ+rБ+RБ||RГ)) @ rК(1 – a), (1.9)
а выходное сопротивление каскада rВЫХ Э = rВЫХ||RК @ RК.
Проанализируем каскад с общим коллектором (рис. 1.1, в). В соответствии с эквивалентной схемой рис. 1.1, е входное сопротивление относительно точек 1-1
rВХ = rБ + (rЭ + RН') (b+1) = h11Э + RН'(b +1), (1.10)
где Rн' = Rэ||Rн.
Полное входное сопротивление каскада
rВХК = (h11Э + RН'(b +l)) ||RБ.
Коэффициент передачи напряжения каскада ОК меньше единицы
KU = uВЫХ / uВХ = iЭRН' / iБ rВХ = (b+1)RН' / (h11 Б + RН'(b+1)) =
= RН'/(h11 Б + RН'). (1.11)
Наиболее часто h11Б << RН'. В этом случае можно считать, что КU @1 и мало зависит от режима работы каскада по постоянному току. С учетом внутреннего сопротивления источника сигнала RГ
KU' = uВЫХ / eГ = KU (rВХ К / (RГ + rВХ К)).
Выходное сопротивление эмиттерного повторителя (rВЫХ К)можно найти, если замкнуть накоротко ЭДС еГ, а вместо сопротивления нагрузки (рис. 1.1, в) включить источник ЭДС еГ' и рассчитать ток iВЫХ', потребляемый от него схемой. Отношение еГ' / iВЫХ' = rВЫХ и будет выходным сопротивлением схемы:
rВЫХ К = RЭ||(h11Б + (RБ||RГ)/(b +1)). (1.12)
Сравнивая схемы 1.1, в и 1.1, а, можно заметить, что rВЫХ К каскада ОК по смыслу аналогично rВХ Б каскада ОБ. Если сопротивление источника сигнала RГ невелико, то каскад ОК обладает малым выходным сопротивлением h11Б. Величина выходного сопротивления зависит от режима работы транзистора по постоянному току !
Из сравнения малосигнальных параметров каскадов ОБ, ОЭ и ОК следует, что минимальным входным сопротивлением обладает каскад ОБ, а наибольшим – ОК. Каскад ОК обладает наименьшим выходным сопротивлением. Коэффициенты усиления по напряжению без учета влияния сопротивления RГ для каскадов ОЭ и ОБ одинаковые и, как правило, больше единицы, а для каскада ОК – КU < 1. Отметим, что каскад ОК имеет высокое усиление по току Кi = (b+1). В схеме ОЭ Кi = b , а в схеме ОБ Кi = a, т.е. меньше единицы.
Амплитудная характеристика каскада
Рассмотрим работу каскада при усилении сигнала конечной амплитуды. Анализ можно провести графически, либо с использованием модели Эберса-Молла. Для примера проведем анализ каскада ОЭ.
Рис. 1.3. Графический анализ для определения положния рабочей точки: а – на входной характеристике транзистора; б – на семействе выходных характеристик |
При графическом анализе необходимо воспользоваться семейством выходных и входных характеристик транзистора (рис. 1.3).
В соответствии с уравнением ЕК = IКRК + UКЭ + IЭRЭ, на семействе выходных характеристик транзистора проведена линия статической нагрузки Rст = RК+RЭ. Линия динамической нагрузки соответствует соотношению RН'= RК ||RН и проходит через рабочую точку IК0. На входной характеристике (рис. 1.3, а) найдена рабочая точка (ток базы), соответствующая току покоя транзистора. Относительно этой точки и рассматривается изменение входного сигнала DEГ.
Оценка усилительных свойств каскада проводится путем нахождения связи между DUВЫХ и DЕГ:
DЕГ ® DUБЭ ® DIБ ® DIК ® DUВЫХ (Рис. 1.3, а, б).
Необходимо учитывать, что рабочая точка перемещается по линии динамической нагрузки RН'.
П
Рис.1.4.
Построение для оценки амплитудной
характеристики каскада
При больших уровнях сигнала рабочая точка может попадать в область отсечки или насыщения, возникают существенные нелинейные искажения сигнала. Для примера на рис. 1.5 приведены построения, аналогичные рис.1.3 для трех рабочих токов (IК01, IК0ОПТ, IК02). Вид возникающих искажений зависит от величины рабочего тока каскада, и можно подобрать такой ток I0К ОПТ, когда ограничения амплитуды, определяемые отсечкой, будут возникать одновременно с ограничениями, связанными с насыщением транзистора (IК0ОПТ, рис. 1.5) . Это определяет максимальную неискаженную амплитуду выходного сигнала Umm. Из геометрических построений (рис. 1.5) в пренебрежении UКЭН получаем
Umm = EК /(1 + Rст / RН'), (1.13, а)
IК ОПТ = (ЕК – Umm) / Rст. (1.13, б)
Если ток покоя меньше I0К ОПТ (IК01, рис.1,5) , то ограничения наступают в результате попадания транзистора в отсечку, а если больше — в насыщение (IК02, рис.1,5). Вычисление амплитуд, при которых возникают искажения, представляет геометрическую задачу. Так в случае отсечки – UВЫХ ОГР m = IК0RН', а в случае насыщения – UВЫХ ОГР m = (IКН – IК0)Rст..
-
Рис.1.5. Графические построения для оценки связи амплитудных возможностей (амплитудных ограничений) каскада с положением рабочей точки транзистора
Появление существенных нелинейных искажений приводит к изменению наклона в амплитудной характеристике каскада при UВЫХ ОГР (см. рис. 1.4).