лекции по электронике

стик, при этом нелинейные искажения будут минимальные. Рабочая точка ха-

которое является уравнением динамической характеристики рассматриваемой схемы.

Динамическая характеристика в координатах Iк ,Uк представляет уравне-

ние прямой линии, не проходящей через начало координат.

Динамическую характеристику (линию нагрузки) легко построить, зная две точки. Определим точку пересечения нагрузочной линии с осью Uкэ . Для

зочную линию KF. Уравнение Uкэ Eк Iк Rк позволяет определить по двум известным величинам третью. Например, по известным напряжению источника питания и положению рабочей точки легко определить сопротивление нагрузи

При неправильном выборе рабочей точки, т.е. если положительная и от-

рицательная амплитуды выходного сигнала неодинаковы, в усилителе возни-

кают нелинейные искажения.

-43-

а б

Рис. 16. Усилительный каскад по схеме с общей базой (а)

и общим коллектором (б)

Схема рис. 16а называется схемой с фиксированным напряжением сме-

щения на базе. Напряжение смещения снимается с резистора, входящего в де-

литель напряжения R1 , R2 . Ток делителя выбирается достаточно большим, зна-

чительно больше тока базы в режиме покоя. Это необходимо для того, чтобы температурные изменения токов эмиттера и коллектора незначительно влияли на ток базы. Резисторы делителя определяются из формул:

R1 (Eк U,' ) /(Iд Iб ) ,

Схема рис. 16а менее экономична, чем схем. рис. 14, но стабильность ре-

жима работы ее выше. Из схемы рис. 16а видно, что ее резистор R2 подключен параллельно входному сопротивлению транзистора Rвх . Источник питания все-

гда имеет малое внутреннее сопротивление, поэтому, пренебрегая им, можно

-45-

Изменения температуры окружающей среды разброс характеристик тран-

зисторов приводят к изменению положения рабочей точки на нагрузочной пря-

мой. При этом резко возрастают искажения. Для стабилизации тока коллектора очень часто применяется отрицательная обратная связь по постоянному току или напряжению. На рис. 16б приведена схема, где резистор смещения под-

ключен непосредственно к коллектору транзистора. Если по каким-либо при-

чинам ток коллектора увеличился, рабочая точка переместится по нагрузочной кривой вверх. Это вызовет возрастание падения напряжения на резисторе Rк ,

что приведет к снижению напряжения коллектор - эмиттер и, соответственно к снижению Uкб .Ток базы уменьшится:

а при уменьшении тока базы рабочая точка смещяется вниз по нагрузочной прямой, в свое прежнее положение. В этой схеме часть напряжения усиленного сигнала через резистор смещения Rб поступает на базу — вход транзистора находится в противофазе с входным напряжением сигнала. Это означает, что в схеме рис. 16б действует отрицательная обратная связь по напряжению. Такая стабилизация рабочей точки получила название коллекторной.

-46-

Это необходимо для избежания отрицательной обратной связи по напря-

жению для сигнала, т. е. для того, чтобы переменная составляющая тока эмит-

тера прошла, минуя резистор Rэ , а это дает возможность увеличить коэффици-

ент усилителя каскада.

Рабочую точку транзистора можно стабилизировать, используя терморе-

зистор с отрицательным температурным коэффициентом. Его нужно включить в базовую цепь транзистора (рис. 17б). При повышении температуры сопротив-

ление такого терморезистора уменьшается, падение напряжения на нем и ток базы транзистора также уменьшаются. При этом увеличение тока коллектора,

которое должно произойти при увеличении температуры, будет скомпенсиро-

вано уменьшением тока базы. Такое смещение называют термозависимым.

Определение параметров каскада усиления графическим путем.

Динамические (реальные) параметры усилительного каскада в режиме малого сигнала можно рассчитать графическим путем. Для этого необходимо построить нагрузочную прямую в семействе выходных статических характери-

стик транзистора, а также воспользоваться статической входной характеристи-

кой, снятой при Uкэ 0 . Такие построения для усилительного каскада по схеме ОЭ были приведены на рис. 15.

По результатам графических построений можно определить основные па-

раметры усилительного каскада.

коэффициент усиления по мощности:

-48-

Аналитический метод определения параметров усилительного кас-

када.

Для аналитического расчета обходимо представить транзистор схемой его замещения и к ней присоединить элементы схемы усилителя.

Удобнее пользоваться h-параметрами транзистора. Для прикидочных расчетов можно предположить, что, коэффициент обратной связи h12э и напря-

жение обратной связи h12эUвых незначительны, и ими можно пренебречь.

Рис.18. Эквивалентная схема замещения усилителя С учетом сделанного допущения эквивалентная схема усилителя значи-

тельно упроститься. Она представлена на рис 18, где транзистор представлен

П- образной схемой замещения.

Вэтой схеме:

h11э -входное сопротивление транзистора;

h21э -коэффициент усиления транзистора по току;

1/ h22э -выходное сопротивление транзистора; h21э Iб -источник тока коллектора.

-49-

Нетрудно заметить, что для упрощенной схемы входное и выходное со-

противления равны:

6. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Усилителями постоянного тока (УПТ) называют усилители, коэффи-

циент усиления которых не снижается при снижении частоты вплоть до нуля.

Такие усилители производят усиление не только переменной, но и постоянной составляющей сигнала.

По принципу действия УПТ подразделяют на 2 основных типа: прямого усиления и с преобразованием сигнала.

Электрические сигналы, воздействуя на вход усилителя постоянного то-

ка, во многих случаях малы по величине. Так, с помощью УПТ приходится

-50-