20. Фазоинверсный каскад с разделённой нагрузкой. Фазоинверсный каскад с эмиттерной связью. Достоинства и недостатки. (билет 10, вопрос 2)

Так как напряжение на эмиттере и коллекторе противофазно (по принципу работы тр), то такая схема при равенстве сопротивлений нагрузки в эмиттере и коллекторе позволяет получить равные напряжения на выходе.

Эта схема имеет следующую физику работы: сигнал подается на базу транзистора Т1. Для сигнала оказывается последовательно включены два перехода БЭ транзисторов Т1 и Т2. Переход БЭ второго транзистора зашунтирован сопротивлением Rэ. Rэ выбирают много больше сопротивления перехода. Потому переходы становятся практически одинаковыми и вх сигнал делится между ними поровну. Но один сигнал образен «волной сигнала к базе, а другой к эмиттеру».

21. Из каких соображений выбирается сопротивление в цепи эмиттера эмиттерного повторителя? Что ограничивает его значение сверху и снизу? 11

Эмиттерный повторитель – это каскад со 100% ОС (все вых напряжение является напряжением ОС, Uсв = Uвых).

На выходе этого каскада сигнал повторяется не только по фазе, но и по амплитуде.

Сопротивление в цепи эмиттера позволяет расширить полосу пропускания в сторону верхних и нижних частот. Однако, это происходит за счет потери КУ каскада. Усиление уменьшается в 1+S0*Rэ раз. Если сопротивление не зашунтировано конденсатором, то оно будет создавать отрицательную ОС по перепоенному току. Чем больше это сопротивление, тем меньше эта связь (это ограничение сверху).

При уменьшении Rэ уменьшится КУ (ограничение снизу).

22. Примеры схем с обратными связями. Фазоинверсный каскад с разделённой нагрузкой и фазоинверсный каскад с эмиттерной связью в качестве примеров схем с ОС. 11

23. Сравнить работу разделительных конденсаторов в усилителях на бип и полевых транзисторах.

Разделительные конденсаторы не пропускают постоянный ток на вход транзистора и в нагрузку.

Они выполняют одинаковую функцию.

24. Работа реостатного каскада на бип транзисторе на средних и верхних частотах.

Эквивалентные схемы для верхних частот

Емкости Cн создают искажения для верхних и средних частот.

Искажения можно рассчитать по формулам:

(для выходной)

(для входной)

https://edu.study.tusur.ru/publications/4965/download Страницы 20-26

25. Выходная ёмкость и входное сопротивление реостатного каскада на биполярном транзисторе. Как объяснить, что вклад входной и проходной ёмкостей во входную динамическую ёмкость различен? 12

Вх емкость БИП тр является динамической и определяется выражением:

При подаче сигнала на вход тр, ток протекает через два перехода: бк и бэ. К коллекторному переходу приложена разность напряжений: на базу подается e, а на коллектор находящаяся с ним в противофазе e*K, то есть ток через емкость коллекторного перехода: Если посмотреть со стороны вх сигнала, то емкость коллекторного перехода равна Cбк*(1+K), потому что через нее протекает в 1+К раз больший ток, чем положено было бы пройти через эту емкость. В результате получается вх дин емкость, которая зависит от коэффициента усиления.

Также динамической емкость называется, потому что если бы не было усиления, то напряжение на коллекторе тоже было бы равно е и емкость коллекторного перехода уменьшилась бы.

Емкость ЭБ не изменяется, поскольку ток протекающий через этот переход равен:

Активная составляющая вх сопротивления также определяется двумя переходами:

Однако, в отличие от емкостей сопротивление перехода БК значительно больше, чем сопротивление БЭ. То есть при параллельном включении сопротивление БК практически не будет влиять и вх сопротивление будет определяться только сопротивлением перехода БЭ.

26. Выбор сопротивления в цепи коллектора транзистора из соображений обеспечения положения рабочей точки. 12

При выборе раб точки необходимо построить нагрузочную прямую на ВАХ. Она строится по двум точкам: первая точка – ток коллектора = 0, U = Епит.

Вторая точка: ток коллектора = Епит/Rк, U = 0.

Рабочая точка выбирается в месте пересечения ВАХ и нагрузочной прямой. Сопротивление коллектора должно выбираться таким, чтобы обеспечить это пересечение.

27. Схема однокаскадного усилителя на сопротивлениях на биполярном транзисторе. Назначение элементов схемы. Ограничения сверху и снизу на их выбор. 13

Принципиальная схема усилителя без обратной связи показана на рисунке 2.2а. Элементы, входящие в состав усилителя, имеют следующее функциональное назначение. Эквивалентный генератор напряжения гармонического сигнала с амплитудой Е_г и внутренним сопротивлением R_г моделирует источник входного сигнала U_г. Резисторы R_б1 и R_б2 образуют базовый делитель напряжения, задающий рабочую точку транзистора VT1. Разделительный конденсатор С_разд.1 предотвращает шунтирование базового делителя внутренним сопротивлением генератора по постоянному току. Резистор R_к играет роль коллекторной нагрузки, на которой выделяется усиленный сигнал. Конденсаторы С_ф1 и С_ф2 шунтируют источник питания по переменному току. Разделительный конденсатор С_разд.2 предотвращает попадание постоянной составляющей в нагрузку R_н, в качестве которой может выступать либо сопротивление потребителя усиленного сигнала, либо входное сопротивление следующего усилительного каскада. Усилитель на схеме показан в режиме холостого хода, поскольку учет нагрузки принципиально ничего не изменит, но несколько усложнит анализ.

Ограничения на элементы в др вопросах

28. Эпюрами напряжений и на частотных характеристиках поясните процесс появления искажений за счёт ёмкости разделительных конденсаторов. 14

Для синуса

Для прямоугольного

29. Коэффициент передачи усилителя, охваченного обратной связью, при различных способах снятия и введения напряжения обратной связи. 15 + 13

Коэффициент ОС определяется выражением:

При различных способах снятия и введения будет изменяться глубина ОС (1+Кбетта), что будет изменять коэффициент передачи усилителя, охваченного ОС.

30. Проблемы построения усилителей постоянного тока прямого усиления. 17 + Проблемы построения УПТ прямого усиления и их решение (Билет 7, 1 вопрос шапка)

Усилитель постоянного тока – это схема, способная усиливать сколь угодно медленные электрические колебания, в том числе постоянные токи и напряжения. Если такой усилитель предназначен для усиления мощности или напряжения, то он все равно называется усилителем постоянного тока. Делятся на усилители прямого усиления (колебания усиливаются сразу) и с преобразованием (вх сигнал модулируется колебаниями несущей частоты, затем колебания усиливаются и после детектирования на выходе получается усиленный сигнал постоянного тока).

Главной проблемой УПТ прямого усиления является наличие гальванической связи между

Каскадами, то есть невозможно использовать разделительные конденсаторы. Из-за этого возникают проблемы с питанием.

Например, если последовательно включены два тр и каждому нужно на базу подать 0,5 В, а на коллекторах по 5 В, возникает проблема согласования по постоянному напряжению выхода первого каскада со входом второго. Для решения этой проблемы пользуются схемой:

Однако, даже в этом случае возникает ряд проблем.

а) если токи покоя каскадов одинаковы, то по мере увеличения номера

каскада сопротивления в коллекторных цепях уменьшаются (падает усиление);

106

б) сопротивления в эмиттерных цепях с каждым каскадом увеличиваются,

увеличивая глубину отрицательной обратной связи;

в) с увеличением номера каскада требуется все большее напряжение питания, что не всегда можно обеспечить (напряжение питания не должно превышать предельно допустимое напряжение коллектор-база транзистора), т.е. возможное число каскадов (а, следовательно, и усиление) ограничено.

Проблему стыковки по режиму может помочь решить применение транзисторов с разным типом проводимости:

Но и в этом случае остаются проблемы – наличие ОС. Ее можно решить, с помощью замены одиночных тр дифференциальными каскадами: