7. Усилительный каскад, собранный по схеме с общим эмиттером (оэ): схема, назначение элементов, расчет входного сопротивления, коэффициентов усиления Кр, Ku, Ki.

Основой схем усилителя ОЭ является биполярный транзистор, включенный по схеме ОЭ. принципиальная схема усилителя содержит следующие элементы

1. Источник входного сигнала U_вх~;

2. Разделительные конденсаторы Cс, предназначенные для гальванической развязки каскада с входной и выходной цепями.

3. Резисторы R1 и R2 предназначены для задания режима исходной рабочей точки ИРТ в режиме покоя, т.е. при отсутствии входного сигнала.

4. Резистор Rк предназначен для ограничения тока коллектора на допустимом уровне. Кроме того, при протекании коллекторного тока на резисторе Rк появляется усиленный по мощности сигнал в виде напряжения, которое может использоваться для последующей его обработки.

5. Сопротивление Rн является нагрузкой усилителя. В общем случае это сопротивление комплексное, поскольку цепь нагрузки может включать различным образом соединенные RLC элементы.

Часто в цепь эмиттера добавляется резистор Rэ, предназначенный для повышения входного сопротивления схемы, а также увеличения стабильности ИРТ при изменении температуры окружающей среды.

Коэффициент усиления по напряжению K_U = U_вых/U_вх, если известны номиналы резисторов, то K_U = -   R_к / R_вх

Коэффициент усиления по току K_I = I_вых/I_вх = I_Н/I_Б,

Коэффициент усиления по мощности K_P = Р_вых/Р_вх

Входное сопротивление Rвх = ∆Uвх/∆Iвх

8. Усилительный каскад, собранный по схеме с общим коллектором (ок): схема, назначение элементов, расчет входного сопротивления, коэффициентов усиления Кр, Ku, Ki.

Схема имеет заземленный (общий) коллектор по переменному току, поэтому она так называется. Другое название схемы- эмиттерный повторитель (ЭП), поскольку выходное напряжение, снимаемое с нагрузки, близко к напряжению на входе, а фазы выходного и входного напряжения совпадают в рабочей полосе частот.

Назначение элементов схемы следующее:

• резистор R_э (R_н) выполняет ту же функцию, что и резистор R_к в схеме ОЭ- создание изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет изменения тока эмиттера;

• резисторы R_б1 и R_б2 задают смещение, то есть положение ИРТ. Иногда с целью увеличения входного сопротивления резистор R_б2 из схемы исключают;

• конденсатор С_р1, как и в схеме ОЭ, выполняет гальваническую развязку источника входного сигнала с базовой цепью схемы;

• источник входного сигнала представлен в схеме идеальным источником ЭДС e_г и его внутренним сопротивлением R_г.

Входное сопротивление каскада: Rвх_ок˜ = R_б1 R_б2 rвх_ок,

Коэффициент усиления по току каскада ОК близок к :

К_Iок=I_н/I_вх=(1+)Rвх_ок/ rвх_ок..

Если Rвх_ок≈ rвх_ок, то обычно: К_I≈.

Коэффициент усиления по напряжению каскада ОК близок к единице:

Кu_ок=(1+)R_н/(R_г+ Rвх_ок) →1.

Поскольку Кu→1, то коэффициент усиления по мощности К_p близок к К_I: К_p≈ К_I.

9. Полевой транзистор с p-n переходом: устройство, принцип действия, вах.

Рассмотрим модель полевого транзистора с p-n переходом. В этой конструкции канал протекания тока представляет собой слой полупроводника n-типа, заключенный между двумя p-n переходами. Канал имеет электрические контакты с внешними выходами прибора. Электрод, от которого начинают движения носители заряда (в данном случае электроны), называют истоком, а электрод, к которому они движутся, называется стоком.

Ближе к стоку сечение канала уменьшается, так как запирающее напряжение у p-n перехода растет: U_pn=U_зи+U_си

Полупроводниковые слои p-типа имеют более высокую концентрацию подвижных носителей. Они образуют два p-n перехода с каналом n-типа. Два слоя p-типа соединены между собой, и их общий вывод (электрод) называется затвором.

Полярность напряжения питания U_си и управляющего напряжения U_зи показаны на рисунке. Управляющее (входное) напряжение является обратным для обоих p-n переходов. Управление током канала производится за счет изменения ширины p-n переходов, представляющих собой участки полупроводника, обедненные подвижными носителями заряда. Поскольку концентрация носителей в p-слое больше, чем в n-слое, то изменение ширины происходит главным образом за счет высокоомного n-слоя, т.е. действует эффект Эрли («модуляции ширины базы»). Сечение токопроводящего канала изменяется, изменяется и его проводимость, а значит и ток стока.

Особенность работы полевого транзистора состоит в том, что на проводимость канала влияет не только напряжение U_зи, но и напряжение U_си. транзистора. Изменение напряжения U_зи (увеличение по абсолютной величине) приводит к изменению проводимости канала: изменению на одинаковую величину его сечения по всей длине. Однако выходной ток при этом равен нулю, т.к. U_си=0. При U_си>0 через канал протекает ток I_с, в результате чего создается падение напряжения, возрастающее от истока к стоку. Максимальное падение напряжения на канале равно U_си, в точке вывода стока. Итак, потенциалы точек канала n-типа будут неодинаковыми по его длине, возрастая от 0 до U_си. Поскольку потенциалы точек p-области относительно истока определяется напряжением U_зи и в данном случае оно равно нулю, то в связи с этим обратное напряжение, приложенное к p-n переходам, возрастает в направлении от истока к стоку, и оба p-n перехода расширяются в направлении стока. При некотором U_син - напряжении насыщения, при котором перестает расти ток стока- происходит смыкание границ, и сопротивление канала становится высоким