_books_met_files_fund_radio_el

1 K

Следовательно, ООС уменьшает нестабильность КУ устройства во столько же раз, во сколько оно снижает его КУ.

Влияние ООС на частотную характеристику KOOC j K j . 1 K

Если цепь ОС частотно не зависима (активное сопротивление), то происходит общее уменьшение КУ на всех частотах (рис.9.17)

K

K Kос

0

Рис. 9.17

Если цепь частотно зависима, то эта зависимость проявляется в АЧХ всего

усилителя (см. рис. 9.18).

0

K, Kос

K

Kос

0

Рис. 9.18

92

10. Усилительные устройства

10.1. Транзисторный видеоусилитель

10.1.1. Типы транзисторов

Учитывая, что курса полупроводниковой электроники на втором курсе еще не было, необходимо дать очень короткую информацию о транзисторах.

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор представляет собой электропреобразовательный прибор, который состоит из двух последовательных навстречу включенных p-n переходов (рис. 10.1). Так же как и диоды, транзисторы выполняются из германия или кремния и бывают p-n-p и n-p-n типа в зависимости от характера

транзистора через открытый переход, который образуется в контакте эмиттера с базой и называется эмиттерным, электроны инжектируются в базу. На базу относительно эмиттера подается положительное напряжение (порядка десятых долей вольта). База обладает малой толщиной, поэтому время жизни электронов, поступающих в базу, относительно велико. Диффундируя через базу, они достигают коллекторного перехода. Этот ток обеспечивается генератором NI1 ( N<1 - коэффициент передачи эмиттерного тока). Количество электронов, рекомбинирующих в базе, не превышает нескольких единиц процентов от их общего количества.

На коллектор относительно базы подается сравнительно большое положительное напряжение (единицы - десятки вольт), которое запирает коллекторный переход. Поле запертого коллекторного перехода предотвращает переходы электронов из коллектора в базу, а дырок - в обратном направлении, но способствует электронам, инжектированным из эмиттера, перейти в коллектор. Если триод в инверсном включении, то прямому коллекторному току I2 соответствует эмиттерный ток II2 ( I - коэффициент передачи коллекторного тока).

Токи во внешних цепях транзистора зависят от напряжений, приложенных к его электродам. При увеличении положительного напряжения Uбэ, снижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе, а поток электронов из эмиттера в

93

базу и коллектор возрастает, все токи увеличиваются. При увеличении положительного напряжения Uкб, увеличивается толщина коллекторного перехода. Вследствие этого уменьшается толщина базы и число рекомбинирующих в ней электронов. В результате базовый ток уменьшается, а коллекторный увеличивается (рис. 10.2б).

Полевой транзистор (униполярный)

Это транзисторы, работа которых основана на использовании только основных носителей (электронов или дырок). Второй термин - «полевые транзисторы» характеризует механизм управления током: с помощью

электрического поля (а не тока, как в биполярных транзисторах). n-p-n

Рис. 10.3

В полевом n-p-n транзисторе n - сток имеет положительную полярность относительно истока. При изменении потенциала затвора меняется ширина p-n перехода, а значит и рабочее сечение пластины. В результате меняется ее сопротивление и, соответственно, ток в рабочей цепи (рис. 10.4). Таким образом, этот тип прибора является управляемым активным сопротивлением.

Рис. 10.4

10.1.2. Характеристики и дифференциальные параметры транзисторного усилителя

Итак, в транзисторном усилителе управляемым элементом является транзистор. Возможны три схемы включения транзисторов – общий эмиттер (ОЭ), общая база (ОБ) и общий коллектор (ОК).

Рис. 10.5

При определении характеристик усилителя с использованием параметров проводимости надо связать токи базы iб и коллектора iк с напряжениями. С этой целью удобно пользоваться Y параметрами.

Задача ставится следующим образом. Две из четырех величин, определяющих режим четырехполюсника, известны. Их можно рассматривать как заданные воздействия на цепь. Требуется найти отклики на эти воздействия, т.е. две остальные величины.

iб iк

Рис. 10.6

Пусть заданы uб и uк, найти отклики iб и iк,

iб= f1(uб, uк); iк= f2(uб, uк).

Положим, что напряжения меняются на бесконечно малые величины, тогда

В линейных четырехполюсниках эти уравнения справедливы и для конечных приращений

При не слишком высоких частотах можно перейти от y к g - параметрам (т.е. считать проводимости без реактивностей).

Дифференциальные (малосигнальные) параметры могут быть найдены из четырех семейств характеристик.

1. Входные характеристики iб=f(Uб), Uк=const.

Uкэ2<Uкэ1 iб

Рис. 10.7

uбэ

t

Из этих характеристик находим параметр

Изменяя ток базы iб=iэ-iк, мы управляем притоком электронов (дырок) к коллекторному переходу, меняя тем самым величину коллекторного тока. Если приращения являются гармоническими функциями времени, то переходим к амплитудам

2. Прямые проходные характеристики iк=f(Uб), при Uк=const

g21 S - это крутизна характеристики в рабочей точке

96

uбэ

tРис.10.8

3.Выходные характеристики iк= f(Uк), при Uб=const

t uкэ

Рис.10.9

4. Обратные проходные характеристики iб= f(Uк), при Uб=const определяют обратное воздействие выходного коллекторного напряжения на входной (базовый) ток

uкэ Iб

0

uк

Uк

t

Рис.10.10

97

Напряжение коллектора слабо сказывается на величине токов транзистора, поэтому проводимость g12 - мала.

При грубой оценке усилительных свойств транзисторного усилителя можно считать g12 g22 g11 ; g12 g21 , g12 g11 .

10.2. Апериодический усилитель (резистивный каскад)

На рис. 10.11 приведена схема каскада апериодического усилителя с общим эмиттером.

Рис. 10.11

Вспомогательные цепи: фильтр RфCф, эмиттерный стабилизатор RэCэ не являются обязательными, поэтому анализ свойств будем проводить без этих

98

направлено минусом к эмиттеру, что уменьшает ток Iэ Iк. Это способствует возвращению исходной рабочей точки обратно, то есть имеет место стабилизация режима.

положение начальной рабочей точки и зависимое от источника питания.

Апериодическим называется такой усилитель, у которого амплитудно-частотная характеристика K j сохраняет равномерность в широкой области частот - от

единиц герц до десятков килогерц. Из рассмотренных ранее условий:

коллектора на базу через g12 (примем g12=0), тогда g12UК=0, т.е. из уравнений

(10.3) и (10.4) имеем:

Э

транзистор

Рис. 10.13

Тогда из выбранных направлений токов Iк и напряжения Uк получим Iк Uкgн. Подставив во второе уравнение системы (10.11), найдем для

коэффициент передачи четырехполюсника, изображенного на рис. 10.13, равен:

K j g21 . g22 gн

Учтем влияние всех элементов схемы, изображенной на рис. 10.13.

Будем считать, что для всех частот СЭ и СФ замыкаются накоротко. Поэтому RФ, СФ и RЭ, СЭ опускаем из эквивалентной схемы.

Э

Рис. 10.14

На рис. 10.14

gвых gб1 gб2 ,

gн gк ,

I SU1 - генератор тока,

gi g22 - внутренняя проводимость генератора тока,

S g21, gвх g11.

а) Область средних частот.

В этой области частот можно пренебречь переходной емкостью С и емкостью монтажа С0.

ЭZ

100

Всхеме в точках К и Э имеет место делитель напряжения на элементахRвых

иjC , т.е. напряжение UКЭ в точках К и Э делится между сопротивлением Rвых и

импедансом jC . Отсюда

tg н 1нч .

В области средних частот сдвиг фаз между напряжениями на входе и выходе равен , а при низкой частоте фазовый сдвиг отличается от на угол н.

в) Область верхних частот.

В этой области частот можно пренебречь влиянием переходной емкости.

БК