Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

Если Zн Zвхоэ (одного порядка), то Kuоэ » 1,

т.е. схема с общим эмиттером является хорошим усилителем как по току, так и по напряжению.

1)Коэффициент передачи по мощности:

Kроэ Kiоэ Кuоэ » 1

4) Рассмотрим вопрос инвертирования входного сигнала, для чего представим схему усиления с ОЭ (рис.5-2):

рис.5-2

На рис 5-3 показаны входная, выходная и нагрузочная характеристики для переменного входного и выходного сигналов, из которых видно, что выходное напряжение Uк находится в противофазе с входным сигналом.

Для схемы рис.5-2 можно записать:

Uвых Eпит Iк Rк ,

рис 5-3

,

т.е. изменение выходного напряжения

Uвых Iк Rк ,

что так же подтверждает инвертирующие свойства схемы с общим эмиттером.

5.1.2. Основные свойства транзистора, включенного по

рис.5-4 1) Коэффициент передачи по току:

т.е. схема с общей базой не усиливает ток. 2) Коэффициент передачи по напряжению:

Сравним входные сопротивления схем с общим эмиттером и общей базой:

- для схемы с общим эмиттером

Zвхоэ Uвх ;

Iб

- для схемы с общей базой

Zвхоб Uвх « Zвхоэ

Iб Iк

или

Kuоб » 1, т.е. схема с общей базой является хорошим усилителем напряжения.

3) Коэффициент передачи по мощности:

Kроб Kiоб Кuоб » 1, но меньше, чем для схемы с общим эмиттером.

4) Для оценки инвертирующих свойств схемы с общей базой представим ее в виде рис.5-5:

Как видно из особенности построения схемы с общей базой, она не инвертирует входной сигнал (входной и выходной токи совпадают по фазе).

рис.5-5

5.1.3. Основные свойства транзистора, включенного по схеме с общим коллектором

Для схемы с общим коллектором (рис.5-6) входной ток Iвх Iб ; выходной ток Iвых Iэ Iб Iк ; входное напряжение Uбэ Uвых .

рис.5-6 1) Коэффициент передачи по току:

Kiок Iвых Iб Iк 1 h21э » 1, Iвх Iб

т.е. схема с общим коллектором является хорошим усилителем тока.

2) Коэффициент передачи по напряжению (Uбэ ,как правило, меньшеUвых):

т.е. схема с общим коллектором не усиливает напряжение.

3) Коэффициент передачи по мощности:

Kрок Kiок Кuок » 1, но меньше, чем для схемы с общим эмиттером.

4) Для оценки инвертирующих свойств схемы с общим коллектором представим ее в виде рис.5-7:

рис.5-7

Как видно из особенности построения схемы с общим коллектором, она не инвертирует входной сигнал (входной и выходной токи совпадают по фазе).

5.2. Принцип электронного усиления

Рассмотрим исходное положение при отсутствии сигнала на входе транзистора Uвх 0 (рис.5-8). При этом напряжение на базе равно напряжению смещения Eсм , а на коллекторе в рабочей точке (по постоянному току)

Uк(рт) Eпит Rк Iк(рт)

При подаче на вход переменного напряжения

Uвх Umвх sin t

в первый полупериод входное напряжение на базе будет дополнительно открывать транзистор, а во второй полупериод – закрывать.

рис. 5-8

В результате ток коллектора будет изменяться:

iк Iк(рт) Imк Sin t

Переменное напряжение на коллекторе:

Uкэ Uк(рт) Umк Sin t ,

где Umк Imк Rк - амплитуда его переменной составляющей.

При достаточно большом RК амплитуда Umк > Umвх , т.е. каскад усиливает по напряжению. Процесс управления током iк транзистора может быть рассмотрен как результат изменения его внутреннего сопротивленияRi ,

5.3 Режимы работы усилительных элементов

Режим А (рис.5-9) характеризуется тем, что рабочая точка А выбирается на линейном участке характеристики при сравнительно большом токе.

рис. 5-9

Ток коллектора не прерывается в течение всего периода входного колебания. В этом режиме обеспечиваются минимальные нелинейные искажения. Данный режим применяется только в каскадах предварительного усиления из-за низкого коэффициента полезного действия. Половина длительности импульса выходного сигнала, выраженная в радианах (или градусах) текущей фазы, называется углом отсечки Θ. Для данного режима Θ = 1800.

Режим В. Рабочая точка совмещается с началом входной характеристики (точка 0, рис.5-10).

В отсутствии сигнала Iк 0, что делает режим покоя экономичным. Ток Iк протекает в течение положительной половины каждого периода входного сигнала. Вторая полуволна не пропускается данным транзистором.

рис.5-10

Для ее усиления ставится другой транзистор - получается двухтактный усилитель. Для данного режима Θ = 900. В режиме В получается высокий КПД.

Однако из-за кривизны начального участка появляются искажения выходного тока. Из-за прерывистости тока возникают дополнительные искажения, обусловленные переходными процессами.

Режим АВ. Рабочая точка А1 устанавливается примерно по середине криволинейного участка входной характеристики (рис. 5-10). В результате импульсы выходного тока оказываются шире половины периода и угол отсечки Θ > 90˚ . Этот режим - основной для двухтактных каскадов. Здесь потребляется некоторый ток покоя, но КПД несколько ниже, чем в режиме В. Преимущество - лучшая линейность (меньше искажений).

Режим С. Рабочая точка А1 (рис. 5-11) находится в области запирания; Θ < 90˚.

рис.5-11

Этот режим применяется в основном в радиопередающих устройствах и специальных усилителях с повышенным КПД.

Режим Д - ключевой режим; его особенность состоит в том, что на вход транзистора подают прямоугольные импульсы большей амплитуды, полностью запирающие или отпирающие транзистор. Последний используется в качестве ключа: или полностью открыт или полностью закрыт.

В первом случае напряжение UКЭ 0, во втором IК 0, поэтому потери энергии в транзисторе практически отсутствуют.

Режим Д позволяет получить очень высокий КПД. Кроме мощных ключевых усилителей данный режим используется также в цифровых устройствах.