podyak

где RЭН – эквивалентное сопротивление нагрузки, равное параллельному соединению RЭ и Rн;

в) выходное сопротивление

(здесь не учитывается внешняя нагрузка усилителя).

2. Область нижних частот

а) влияние конденсатора С1 на ход АЧХ:

+ Rвх(ОК)) – постоянная времени в области нижних частот для входной цепи усилителя.

Исходя из критерия определения нижней граничной частоты, по-

где KU0 – коэффициент усиления на средних частотах; н2 = С2(Rвых(ОК) + + Rн) – постоянная времени в области нижних частот для выходной цепи

усилителя.

50

Исходя из критерия определения нижней граничной частоты, получим

Результирующий эффект, учитывающий вклад каждого из конденсаторов в АЧХ в области нижних частот, приближенно можно оценить, перейдя к сумме:

3. Область высоких частот

Здесь комплексный коэффициент передачи, АЧХ и верхняя граничная частоты принимают приближенные значения:

Приведенные результаты анализа амплитудно-частотных зависимостей в схеме ОК иллюстрируются графиком АЧХ, аналогичным приведенному выше на рис. 2.13.

Сравнительная оценка свойств трех способов включения транзистора в схеме усилителя иллюстрируется табл. 2.1, где приведенные

51

значения коэффициентов передачи по току, выходные сопротивления и входные для схем ОЭ, ОБ относятся к собственно транзистору.

Из представленного выше материала можно сделать следующие выводы.

1.Наибольшими и близкими по величине являются коэффициенты усиления по току в схемах ОЭ, ОБ.

2.Самым малым входным сопротивлением обладает схема ОБ, самым большим – схема ОК.

3.Схема ОБ имеет наименьшее входное сопротивление, схема ОК – наибольшее.

4.Схемы ОЭ, ОБ близки по коэффициентам усиления по напряже-

нию. Дополнительно:

а) усилитель ОЭ является инвертирующим по отношению к входному сигналу;

б) схемы ОБ, ОК принципиально имеют более широкую полосу пропускания, чем схема ОЭ.

2.7.УПРАЖНЕНИЯ К РАЗДЕЛУ 2

1.Дайте определение основных функций схемы усилителя и поясните их физический смысл

2.Назовите и нарисуйте входные и выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по способам ОЭ, ОБ. Поясните их особенности.

52

3.Нарисуйте схему замещения транзистора по постоянному току и поясните ее состав.

4.Дайте определение статического режима работы схемы.

5.Какими элементами задается рабочий режим схем усилителей ОЭ, ОБ, ОК?

6.Сформулируйте требования к выбору рабочей точки на характеристиках транзистора в схемах усилителей.

7.Какими факторами определяется стабильность положения рабочей точки? Сравните этот показатель для схем ОЭ, ОБ, ОК.

8.Поясните роль элементов, входящих в схемы усилителей ОЭ, ОБ,

ОК.

9.Нарисуйте малосигнальные схемы замещения усилителей ОЭ, ОБ, ОК.

10.Дайте определение амплитудной, амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик (АЧХ, ФЧХ).

11.Раскройте понятия: область средних, область нижних и область верхних частот.

12.Назовите и поясните критерии определения нижней и верхней граничных частот, полосы пропускания усилителя.

13.Запишите соотношения для основных показателей работы усилителей ОЭ, ОБ, ОК и дайте сравнительную оценку их значениям.

14.Поясните назначение конденсаторов в схемах усилителей ОЭ, ОБ, ОК.

15.Назовите факторы, влияющие на работу усилителя в области высоких частот.

16.Какими зависимостями связаны между собой коэффициенты передачи по току в схемах ОЭ, ОБ, ОК?

17.Как изменятся статические и динамические параметры схемы ОЭ, если в ней отсутствует конденсатор CЭ?

18.В цепь базы схемы ОБ включили резистор. Как изменятся статический и динамический режимы работы схемы?

19.Назовите причины, вызывающие нелинейные искажения выходного сигнала в схемах ОЭ, ОБ, ОК.

20.К выходным зажимам усилителей ОЭ, ОБ, ОК подключается нагрузка, носящая резистивный характер. Как и в какой из схем следует ожидать бо´льших изменений в величине выходного сигнала?

21.То же, но при емкостной нагрузке.

53

UБЭ = 0.6 В, IК0 = 5 мкА (t = 20 ºC). Насколько изменится ток коллектора при температуре 80 ºС?

2. В схеме рисунка 2.18 ЕК = 12 В, ЕБ = 6 В R1 = 50 кОм, R2 = 5 кОм, R4 = 0, R3 = 1 кОм. Определить ток IБА, ток коллектора IКА, напряжение

Рис. 2.18

3. В схеме рисунка 2.18 ЕК = 15 В, ЕБ = 15 В, R1 = 200 кОм, R2 = 20 кОм, R4 = 0, R3 = 3 кОм. Определить ток IБА, ток коллектора IКА, напряжение UКА, мощность рассеивания PК на коллекторе транзистора. Принять 0 = 50, UБЭ = 0.6 В, IК0 = 5 мкА (t = 20 ºC).

5. В схеме рис. 2.18 ЕК = 12 В, ЕБ = 12 В, R1 = 200 кОм, R3 = 5 кОм,

R4 = 0. Рассчитать значение R2, при котором IКА = 1.2 мА. Принять

0 = 50, UБЭ = 0.6 В, IК0 = 0.

6. В схеме рис. 2.18 ЕК = 12 В, ЕБ = 12 В, R1 = 50 кОм, R2 = 10 кОм,

R3 = 2 кОм. Рассчитать значение R4, при котором UКА = 6 В. Принять

0 = 50, UБЭ = 0.6 В, IК0 = 0.

7. В схеме рис. 2.18 ЕК = 12 В, ЕБ = 12 В, R3 = 5 кОм, UКA = 7 В,

UЭА = 2 В. Рассчитать значения R1, R2, R4, если коэффициент нестабильности S = 5. Принять 0 = 50, UБЭ = 0.6 В, IК0 = 0.

54

8. В схеме рис. 2.18 ЕК = 15 В, ЕБ = 10 В, R1 = 20 кОм, UКA = 8 В,

IЭА = 1 мА. Рассчитать значения R2, R3, R4, если коэффициент нестабильности S = 8. Принять 0 = 50, UБЭ = 0.6 В, IК0 = 0.

9. В схеме рис. 2.18 ЕК = 15 В, ЕБ = 12 В, RГ = 1 кОм, R1 = 100 кОм,

R2 = 20 кОм, R3 = 2 кОм, R4 = 300 Ом, Rн = 5 кОм. Рассчитать: коэффициент усиления в области средних частот, значение нижней граничной

б) значение С1 при условии fн1 = 100 Гц; С2 при условии fн2 = 50 Гц; CЭ при условии fнэ = 200 Гц; в) значение верхней граничной частоты, если граничная частота транзистора f = 100 мГц. Принять 0 = 50.

11. Рассчитать и выбрать значения элементов усилителя (рис. 2.19) при следующих исходных данных: ЕГ = 100 мВ, RГ = 100 мВ, Rн = = 3 кОм, Сн = 100 пФ, K0 = 50, fн=1 = 100 Гц, fв = 1 мГц. Параметры

транзистора: 0 = 50, UБЭ = 0.6 В, IК0 = 10 мкА, СК = 5 пФ, f= 50 мГц, t ºC = 20º.

Рис. 2.19

12. В схеме рис. 2.20 ЕК = 12 В, ЕЭ = 2 В, R1 = 2 кОм, R2 = 500 Ом,

R3 = . Принять коэффициент передачи по току транзистора 0 = 0.98, падение напряжения на переходе UБЭ = 0.6 В. Определить параметры статического режима усилителя.

55

13.В схеме рис. 2.20 ЕК = 12 В, ЕЭ = –12 В, R1 = 5 кОм, R2 =

=10 кОм, R3 = . Принять коэффициент передачи по току транзистора

0 = 0.98, падение напряжения на переходе UБЭ = 0.6 В, IК0 = 0. Определить параметры статического режима.

14. Какой режим установится в схеме рис. 2.20, если: а) разорвать цепь базы, б) включить в цепь базы резистор конечной величины, в) закоротить резистор R3, г) закоротить конденсатор С1?

15. В схеме рис. 2.20 R1 = 5 кОм, R2 = 1 кОм, R3 = , RГ = 100 Ом, Rн = 10 кОм, С1 = , С2 = 0.1 мкФ. Рассчитать коэффициент усиления

K0, значения нижней и верхней граничных частот fн, fв. Принять сле-

Rн = 10 кОм, С2 = , С1 = 1 мкФ. Рассчитать коэффициент усиления K0, значения нижней и верхней граничных частот fн, fв. Принять следующие значения параметров транзистора: 0 = 0.98, f = 10 мГц, СК = 10 пФ.

17. В схеме рис. 2.20 R1 = 3 кОм, R2 = 2 кОм, R3 = , RГ = 1000 Ом,

Rн = 10 кОм, С2 = 0.1, С1 = 1 мкФ, Сн = 2000 пФ. Рассчитать коэффициент усиления K0, значения нижней и верхней граничных частот fн, fв. Принять следующие значения параметров транзистора: 0 = 0.98,

f= 10 мГц, СК = 10 пФ.

18.В схеме рис. 2.21 рассчитать статический режим работы схемы

при следующих значениях элементов схемы:

а) ЕК = 15 В, ЕБ = 10 В, ЕЭ = 0, R1 = 50 кОм, R2 = 50 кОм, R3 = 1 кОм; б) ЕК = 12 В, ЕБ = 12 В, ЕЭ = 0, R1 = 100 кОм, R2 = 50 кОм,

R3 = 2 кОм;

56

в) ЕК = 10 В, ЕБ = 0 В, ЕЭ = –5 В, R1 = , R2 = 20 кОм, R3 = 500 Ом; г) ЕК = 12 В, ЕБ = 12 В, ЕЭ = –6 В, R1 = 150 кОм, R2 = 20 кОм,

R3 = 1 кОм.

Принять 0 = 40, UБЭ = 0.6 В, IК0 = 0.

19. При условиях задачи 18а рассчитать K0, fн, fв, если RГ = 5 кОм, С1 = 0.01 мкФ, С2 = , Rн = 2 кОм. Верхняя граничная частота транзистора f = 10 мГц, 0 40 .

20. При условиях задачи 18б рассчитать K0, fн, fв, если RГ = 10 кОм,

21. При условиях задачи 18г рассчитать K0, fн, fв, если RГ = 5 кОм, С1 = 0.01 мкФ, С2 = 0.1 мкФ, Rн = 1 кОм. Верхняя граничная частота

22. При условиях задачи 18г определить максимальное значение входного сигнала, передаваемого в нагрузку без искажения, если

RГ = 5 кОм, С1 = , С2 = , Rн = 1 кОм, 0 40 .

23. В схеме рис. 2.21 действует сигнал ЕГ = 5 sin t, RГ = 2 кОм, Rн = 1 кОм. Рассчитать значения элементов схемы, обеспечивающих

получение K0 = 0.9, fн = 50 Гц, fв 1 мГц. Принять 0 = 50, f = 20 мГц,

СК = 10 пФ.

24. Для схемы рис. 2.18 найти выходное напряжение и выходное

сопротивление в полосе пропускания усилителя, если ЕГ = 10–2 sin t, RГ = 400 Ом, Rн = 4 кОм. Принять значения параметров транзистора:

0 = 50, rб = 200 Ом, ток в рабочей точке транзистора IЭА = 2 мА.

25. Для схемы рис. 2.21 определить входное сопротивление, выходное сопротивление, коэффициент усиления по напряжению, если RГ =

57

ние Rн = 3 кОм.

29. В схеме рис. 2.23 ЕК = 12 В, ЕЭ = –1.6 В, R1 = 5кОм, R2 = 50 кОм,

R3 = 2 кОм, R4 = 200 Ом, С1 = 10 нФ. Рассчитать параметры статического режима, значение K0, если параметры транзистора 0 = 40,

UБЭ = 0.6 В.

30.В задаче 29 сопротивление резистора R2 = 0. Получить выражение для передаточной функции усилителя (рис. 2.23) и найти значение верхней граничной частоты, пренебрегая частотными свойствами транзистора.

31.В схеме усилителя рис. 2.24 ЕК = 12 В, ЕЭ = –5 В, R1 = 500 Ом,

R2 = 10 кОм, R3 = 5 кОм, С1 = 1 мкФ, С2 = 0.01 мкФ, С3 = 0.1 мкФ.

С3 R2

58

Рассчитать параметры статического режима: значение индуктивности

Пример 2.1. В схеме рис. 2.25 используется транзистор с параметрами: 0 = 50, UБЭ = 0.6 В. Значения элементов схемы: ЕК = ЕБ = 15 В, RГ = 1 кОм, Rн = 1 кОм. Также известно максимальное значение выходного напряжения Uмакс = 4 В, а требуемый коэффициент температурной нестабильности S 10. Рассчитать значения резисторов R1, R2, RК, RЭ, коэффициент усиления K0 в области средних частот.

1. По известным параметрам нагрузки и величине выходного напряжения выбираем значения напряжения UКЭ(А) и тока IКА – в рабочей точке:

UКЭ(А) = UКЭмин + 4, где UКЭмин – минимальное остаточное напряжение на коллекторе транзистора, принимаемее приблизительно равным

1–2 В. В итоге выбираем UКЭ(А) = 6 В. Ток в рабочей точке должен быть больше суммы токов нагрузки и переменной составляющей тока, протекающей через резистор RК, значение которой выбираем равным

1мА: IКА = 1 + 4 = 5 мА.

2.Задаемся падением напряжения на эмиттере: URЭ = 0.1, ЕК = 1.5 В,

и определяем величину RЭ = 1.5/5 = 300 Ом (полагая IК = IЭ).

59