Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 184 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 > Следующая >>>

ÒI U I I

⇑

петля ООС

⇑⇓⇓⇓

⇒⇒ ⇒⇒,

ê0 ê0 ê0

á0

где символами ⇑ и ⇓ показано увеличение и уменьшение соответствующего параметра. Коэффициенты термостабилизации для этой схемы:

ò1

RSR

á0ê

ò2

gR S R

á0ê

Рис. 2.19. Каскад с коллекторной термостабилизацией – (à)

и его варианты – (á, â)

Из этих формул видно, что данная схема имеет лучшую термостабильность (

ò1

меньше единицы), чем схема с

ò2

фиксированным током базы.

В схеме коллекторной термостабилизации ООС влияет и на другие характеристики каскада, что должно быть учтено. Механизм влияния данной ООС на характеристики каскада будет рассмотрен далее. Схемные решения, позволяющие устранить ООС на частотах сигнала, приведены на рис. 2.19, á, â.

В большинстве случаев наилучшими свойствами среди простейших (базовых) схем термостабилизации обладает

эмиттерная схема термостабилизации, показанная на

ðèñ. 2.20.

Эффект термоста-

⇑

билизации в этой схеме достигается:

– фиксацией по-

тенциала

U выбором

тока базового делителя

äá0

,II

constU ≈ ;

– введением по постоянному току ООС путем включения резистора

. На частотах

сигнала эта ООС устраняется шунтировани-

Рис. 2.20. Каскад с эмиттерной

термостабилизацией

Напряжение

U определяется как

áý0

UUU=− .

áý0 á

ем резистора стью

åìêî-

Механизм действия ООС можно изобразить следующей

диаграммой:

⇑⇑ ⇑ ⇓ ⇓ ⇓

ÒI U U I I

⇒⇒ ⇒ ⇒⇒,

ê0 ê0

áý0 á0

петля ООС

где символами

è ⇓ показано увеличение и уменьшение соответствующего параметра. Эскизный расчет эмиттерной схемы термостабилизации маломощного каскада можно проводить в следующей последовательности:

– зададимся током делителя, образованного резисторами

è Rá2 :

á1

(3...10)II= ;

äá0

– выбираем

номинал

R :

UÅ=≈ и определяем

– определяем потенциал

(0,1...0,2) (1...5) Â

UU U=+ ;

ááý0R

ê0 á0

U :

;

– рассчитываем номиналы резисторов базового делителя:

−

UI= ,

á1 á ä

á2

êá

äá0

ãäå

UU IR=++ ,

êê0 ê0êR

определяется при расчете сиг-

нальных параметров каскада.

Коэффициенты термостабилизации для этой схемы:

Здесь

1/(1 )SSR≈+ ,

ò1 0 ý

R – параллельное соединение резисторов R

≈+.

ò2

21ý ý

(1 )

è Rá2.

á1

Для каскадов повышенной мощности следует учитывать

требования экономичности при выборе

I è

Анализ полученных выражений показывает, что для улучшения термостабильности каскада следует увеличивать номинал

R и уменьшать

Для целей термостабилизации каскада иногда используют

термокомпенсацию. Принципиальная схема каскада с тер-

мокомпенсацией приведена на рис. 2.21.

Здесь в цепь базы транзистора включен прямосмещенный диод D, температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКН) которого равен ТКН эмиттерного перехода БТ. При изменении температуры окружающей среды напряжение

ние на диоде

U и напряже-

áý0

будет ме-

няться одинаково, в результате чего ток покоя базы

останется постоянным.

á0

Рис. 2.21. Каскад

с термокомпенсацией

Применение этого метода особенно эффективно в каска-

−

дах на кремниевых транзисторах, где основную нестабильность тока коллектора порождает

малости

IΔ ). Наилучшая реализация этого метода термо-

êáî

UΔ (из-за относительной

áò

компенсации достигается в ИМС, где оба перехода естественным образом локализуются в пределах одного кристалла и имеют совершенно одинаковые параметры. Возможно применение других термокомпенсирующих элементов и цепей, например использующих сочетания БТ и ПТ. Большой класс цепей, питающих БТ, составляют

ками питания,

пример одной из них приведен на рис. 2.22.

схемы с двумя источни-

По сути, это схема эмиттерной термостабилизации, у ко-

ÅU

торой «жестко» зафиксирован потенциал

U ,

ò2 21ý

ýáý0

= ,

ý0

1/SH≈ .

Следует отметить возможность применения данных схем термостабилизации при любой схеме использования БТ в любой комбинации.

Рис. 2.22. Каскад с двуполярным питанием

2.7. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с ОБ

Вариант схемы каскада с ОБ с эмиттерной схемой термостабилизации приведен на рис. 2.23, схема каскада для частот сигнала – на рис. 2.24.

Каскад с ОБ называют еще «повторителем тока», так как коэффициент передачи по току этого каскада меньше единицы:

ÊI I IIH H H===+=.

// /(1)

âûõ â õ ê ý 21ý 21ý 21á

При подаче на эмиттер положительной полуволны синусоидального входного сигнала будет уменьшаться ток эмиттера, а следовательно, и ток коллектора. В результате падение

напряжение на

уменьшится, а напряжение на коллекторе

увеличится, т.е. произойдет формирование положительной полуволны выходного синусоидального напряжения. Таким образом, каскад с ОБ не инвертирует входной сигнал.

Анализ работы усилительного каскада с ОБ по входным и выходным динамическим характеристикам можно провести аналогично разд. 2.5.

Для расчета параметров каскада с ОБ по переменному току используем методику разд. 2.3, а БТ представим моделью, предложенной в разд.

2.4.1.

Рис. 2.23. Усилительный каскад с ОБ

Рис. 2.24. Схема каскада с ОБ для частот сигнала

Представим каскад с ОБ схемами для областей СЧ, ВЧ и НЧ (рис. 2.25):

Проведя анализ, получим

ãäå

ýêâ ê í

1/GR= , обычно

ýý

||RRR≈ ;

âõ 0 ý 0

0ý

âûõ ê ê

для области СЧ:

KSR= ,

00ýêâ

()

SgG S=++≈;

gèG ;

gR≈= .

à á

Рис. 2.25. Схемы каскада с ОБ для СЧ, ВЧ и НЧ

Эти соотношения получены в предположении, что низкочастотное значение внутренней проводимости транзистора

g много меньше

22ý

. Это условие (если не будет

оговорено особо) будет действовать и при дальнейшем анализе усилительных каскадов на БТ.

Такое допущение справедливо потому, что БТ является токовым прибором и особенно эффективен при работе на низкоомную нагрузку.

области ВЧ получим

≈

ωτ

ãäå



– постоянная времени каскада в области ВЧ, опреде-

ляемая аналогично ОЭ;



YgjC≈+ω

âûõ ê âûõ

Ñ – выходная емкость каскада,

âûõ

ÑÑSr= ;

âûõ ê 0 á



≈= =

âõ

ωτ + ω

т.е. модуль входной проводимости уменьшается с ростом частоты, что позволяет сделать вывод об индуктивном характере входной проводимости каскада с ОБ на ВЧ. Количественно индуктивную составляющую входного импеданса можно оценить следующим образом:

âõÎÁ á ò

/2 ,Lrfm=π

ãäå m = (1,2 ... 1,6).

Выражения для относительного коэффициента передачи

Y коэффициента частотных искажений

и соотношения

для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОБ аналогичны приведенным в разд. 2.5 для каскада с ОЭ.

области НЧ получим:

/(1 1/ )KK j

í0 í

ãäå

– постоянная времени разделительной öåïè â области НЧ.

+ωτ,

Далее все так же, как для каскада с ОЭ, за исключением расчета базовой блокировочной цепи, постоянная времени которой приближенно оценивается следующей формулой:

íá á

/Ñgτ≈ ,

сопротивление БТ со стороны базы приблизительно равно

1/ g , а влиянием

можно пренебречь, обычно

1/Rg .

2.8. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с ОК

Схема каскада с ОК с эмиттерной схемой термостабилизацией приведена на рис. 2.26.

Схема для частот сигнала изображена на рис. 2.27.

Каскад с ОК называют еще «повторителем напряжения» или «эмиттерным повторителем», так как коэффициент передачи по напряжению этого каскада меньше единицы, что вытекает из его дальнейшего анализа.

При подаче на базу положительной полуволны входного синусоидального сигнала будет увеличиваться ток коллектора и, следовательно, ток эмиттера. В результате падение напряжения на

R увеличится, т.е. произойдет формирование по-

ложительной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОК не инвертирует входной сигнал.

Напряжение сигнала, приложенное к эмиттерному переходу, является разностью между

U è

øå è íîì

U . ×åì áîëü-

âõ

âûõ

U (при задан-

âûõ

U ), тем меньше

âõ

окажется напряжение, приложенное к эмиттерному переходу, что будет приводить к уменьшению тока эмиттера и, соответственно, к умень-

U , ò.å. â êàñ-

âûõ

Рис. 2.26. Усилительный каскад с ОК

шению каде с ОК проявляется

действие ООС, причем 100%-й.

Рис. 2.27. Схема каскада с ОК для частот сигнала

Анализ работы усилительного каскада с ОК по входным и выходным динамическим характеристикам проводится как для ОЭ (см. разд. 2.5).

Для расчета параметров каскада с ОК по переменному току используем методику разд. 2.3, а БТ представлять моделью, предложенной в подразд. 2.4.1.

Представим каскад с ОК схемами для областей СЧ, ВЧ и

Í× (ðèñ. 2.28):

à á

Рис. 2.28. Схема каскада с ОК для СЧ, ВЧ и НЧ

Проведя анализ, получим

ãäå

R – входное сопротивление собственно транзистора,

âõ ò

R – выходное сопротивление собственно транзистора,

âûõ ò

RR= ;

ýêâ ý í

âõ ò á 21ý ý ýêâ

1FSR=+ – глубина ООС;

âûõ ý âûõ ò

для области СЧ:

KF=

âõ 12 âõ ò

0ýêâ

||RRR= ,

(1 ) ( )Rr HrrR=++ +Δ+ ;

||RRR= ,

òàê êàê

()

Sg и при работе каскада от низкоомного источ-

=+ ≈

âûõ ò 0

ника сигнала (при этом

Sg H

021ý

á12ã

RR= ) второе слагаемое ока-

зывается существенно меньше первого. В целом

потому что, как правило,

âûõ 0

S≈ ,

S .

В области ВЧ получим:

+ωτ

âÎÊ



≈

τ – постоянная времени каскада в области ВЧ,

ãäå

âÎÊ

âÎÊ í ýêâ

âõ äèí ê í 21ý

/ÑR Fτ=τ+ ; τ – постоянная времени БТ;

1/ (1/ )YR RjC≈+ +ω ,

âõ 12 âõ ò âõ äèí

/( 1)ÑÑÑH=+ +, т.е. каскад с ОК имеет входную

динамическую емкость меньшую, чем каскад с ОЭ;



≈= =

âûõ

ωτ + ω

т.е. модуль выходной проводимости уменьшается с ростом частоты, что позволяет сделать вывод об индуктивном характере выходной проводимости каскада с ОК на ВЧ. Количественно индуктивную составляющую выходного импеданса можно оценить следующим образом:

/2 ,Lrfm=π

m = (1,2 ... 1,6).

ãäå

выхОК á ò

Выражения для относительного коэффициента передачи

Y и коэффициента частотных искажений

и соотношения

для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОК аналогичны приведенным в разд. 2.5 для каскада с ОЭ.

области НЧ получим

/(1 1/ )KK j

+ωτ,

ãäå

í0 í

– постоянная времени разделительной цепи в области

НЧ. Далее все так же, как для каскада с ОЭ.

Характеристики БТ при различных схемах включения приведены в табл. 2.1.

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 184 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]