3.2 Эквивалентные схемы каскада оэ по постоянному и переменному току.

Методика построения эквивалентных схем

Методика построения эквивалентных схем усилительного каскада (рис.3.1а) основана на принципе суперпозиции.

1. Входной переменный сигнал уменьшается до нуля. Все конденсаторы представляются в виде разомкнутых элементов. Такая схема называется эквивалентной схемой каскада по постоянному току (рис.3.1б), с помощью этой схемы рассчитываются ток I_к⁰, напряжение U_к⁰ и коэффициент усиления, определяющий стабильность рабочей точки.

2. Источники постоянного напряжения уменьшаются до нуля, т.е. источники напряжения являются короткозамкнутыми элементами, а источники тока – разомкнутыми элементами. Все конденсаторы представляются в виде короткозамкнутых элементов. Такая схема называется эквивалентной схемой по переменному току (для приращения) (рис 3.1в) Эта схема служит для нахождения переменных токов и напряжений и коэффициента усиления.

3. Общий ток в цепи определяется суммой постоянных и переменных составляющих токов в каждой эквивалентной схеме.

рис 3.1а электрическая схема каскада с ОЭ

рис 3.1б эквивалентной схемой ОЭ каскада по постоянному току

рис 3.1в эквивалентной схемой ОЭ по переменному току

Конкретный расчет каскада ОЭ связан с использованием той или иной схемы замещения транзистора.

3.3 Использование эквивалентной схемы Эберса-Молла.

рис.3.2б рис 3.2а

рис.3.2.

Из рис.3.2.б следует, что i_э=U_вх/r_э т.к. α≈1, то i_к≈i_э , поэтому U_вых=-i_кR_к=-U_вхR_к1/r_э, отсюда

K^/_U=U_вых/U_в=-R_к/r_э. (3.1)

Эквивалентная схема транзистора как линейного четырехполюсника.

Для анализа каскада ОЭ воспользуемся результатами главы I.

Из рис.3.1в, видно, что входное сопротивление

R_вх=U_вх/i_б^/=U^/_вх/i_б, с другой стороны, из рис.3.2б. видно, что U_вх=i_э·r_э≈β·i_б·r_э , следовательно

R_вх'≈β·i_б'·r_э/i_б=β·r_э. (3.2)

Поскольку резисторы R₁,R₂,R_вх' включены параллельно, то эквивалентная схема примет вид:

рис.3.3. эквивалентная схема

Коллекторный ток определяется выражением i_к=βi_б , а полное входное сопротивление

R_вх=R₁║R₂║R^/_вх.

рис. 3.4а.

В схеме на рис.3.4а влияние R_г на коэффициент усиления может быть учтено с помощью эквивалентной схемы на рис.3.4б.

i_бR_г+i_эr_э=U_вх

i_к/βR_г+i_кr_э=U_вх

i_к(R_г/β+r_э)=U_вх

Тогда

Ku= = ≈ , (3.3)

где R^/_вх≈β·r_э, а βr_э»R_г

Если Rг>>β·r_э=R^/вх, то K_U=-β·Rк/Rг

Эквивалентная схема с источником сигнала напряжения.

Влияние R_г и R_н на коэффициент усиления удобно анализировать с помощью эквивалентной схемы на рис.3.5., позволяющей наглядно выявить шунтирующие свойства R_г и R_н

рис.3.5. эквивалентная схема

Из рисунка видно, что R_вх=R₁║R₂║R_вх' и ∆U_вых=K^/_u·∆U^/_вх·

∆U_вых=K^/_u·∆U^/_вх· (3.4)

Таким образом, сопротивления R_г и R_н уменьшают усиление каскада. Для увеличения коэффициента усиления осуществляется последовательное соединение отдельных каскадов (рис.3.6а) - каскадирование . Эквивалентная схема приведена на (рис.3.6б).

рис 3.6а

рис 3.6б эквивалентная схема

Из рис.3.6б следует, что Uвых= = =K_U'U_вх' , то есть

Uвых = U_вх K_U' (3.5)

K'_U коэффициент усиления без учета влияния Rг и R_к.