- •Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»
- •Электроника Конспект лекций
- •Предисловие
- •Введение
- •Лекция 1. Полупроводниковые материалы, конструкция и свойстваp-nперехода
- •1.1. Полупроводниковые материалы
- •1.2. Получение односторонней проводимости
- •1.3. Виды пробояp-nперехода
- •1.4. Ёмкостиp-nперехода
- •1.5. Конструктивное исполнениеp-nперехода
- •Лекция 2. Полупроводниковые диоды, основные параметры и классификация. Режим нагрузки полупроводниковых диодов. Графический и аналитический методы расчёта схем
- •2.1. Полупроводниковые диоды
- •2.2. Классификация и система обозначения полупроводниковых диодов
- •2.3. Режим нагрузки полупроводниковых диодов
- •Лекция 3. Применение полупроводниковых диодов. Однофазные выпрямители
- •3.1. Классификация и основные параметры выпрямителей
- •3.2. Однофазный однополупериодный выпрямитель
- •3.3. Однофазный двухполупериодный выпрямитель
- •3.3. Однофазный мостовой выпрямитель
- •Лекция 4. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения. Работа выпрямителей на активно-ёмкостную нагрузку. Схемы с умножением напряжения
- •4.1. Пульсации выпрямленного напряжения
- •4.2. Сглаживающие фильтры
- •4.3. Работа выпрямителя на ёмкостный фильтр
- •4.4. Схемы с умножением напряжения
- •4.5. Внешняя характеристика выпрямителя с ёмкостным фильтром
- •Лекция 5. Полупроводниковые стабилитроны. Параметры, классификация, анализ работы схемы параметрического стабилизатора напряжения
- •5.1. Основные параметры стабилитронов
- •5.2. Классификация и система обозначения стабилитронов
- •5.3. Параметрический стабилизатор напряжения
- •5.4. Анализ работы схемы параметрического стабилизатора напряжения
- •Лекция 6. Транзисторы биполярные. Классификация, система обозначений, принцип действия, основные параметры, схемы включения и режимы работы
- •6.1. Биполярные транзисторы
- •6.2. Принцип действия биполярного транзистора
- •6.3. Схемы включения биполярного транзистора и их основные параметры
- •6.4. Режимы работы транзистора
- •Лекция 7. Статические характеристики транзисторов
- •7.1. Статические характеристики транзистора в схеме об
- •7.2. Статические характеристики транзистора в схеме оэ
- •7.3. Статические характеристики транзистора в схеме ок
- •Лекция 8. Работа транзистора в режиме нагрузки. Схема однокаскадного усилителя. Классы усиления
- •8.1. Работа транзистора в режиме нагрузки
- •8.2. Схема однокаскадного транзисторного усилителя
- •8.3. Класс усиления а
- •8.4. Класс усиления в
- •8.5. Класс усиления с
- •8.6. Класс усиленияD(ключевой режим работы транзистора)
- •Лекция 9. Влияние температуры на работу транзистора в режиме нагрузки. Схемы термостабилизации
- •9.1. Схема термостабилизации с оос по току базы
- •9.2. Схема термостабилизации с оос по напряжению база-эмиттер
- •Лекция 10. Влияние частоты усиливаемого сигнала на работу транзистора. Частотные характеристики однокаскадных транзисторных усилителей
- •10.1. Влияние частоты усиливаемого сигнала на работу транзистора
- •10.2. Схема и амплитудно-частотная характеристика усилителя оэ
- •10.3. Схема и амплитудно-частотная характеристика усилителя ок
- •10.4. Схема и амплитудно-частотная характеристика усилителя об
- •Лекция 11. Двухкаскадные усилители
- •11.1. Двухкаскадный усилитель оэ-оэ
- •11.2. Двухкаскадный усилитель ок-оэ (схема Дарлингтона)
- •11.3. Двухкаскадный усилитель оэ-об (каскодный усилитель)
- •11.4. Дифференциальный усилитель
- •Лекция 12. Полевые транзисторы. Классификация, принцип действия, основные параметры, схемы включения и режимы работы
- •12.1. Классификация полевых транзисторов
- •12.2. Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющимp-n переходом
- •12.3. Устройство и принцип действия полевых транзисторов с изолированным затвором
- •12.4. Основные параметры полевых транзисторов
- •12.5. Схемы включения полевого транзистора и их основные параметры
- •Лекция 13. Работа полевого транзистора в режиме нагрузки. Схема однокаскадного усилителя. Влияние температуры. Частотные и шумовые характеристики
- •13.1. Работа полевого транзистора в режиме нагрузки
- •13.2. Влияние температуры на работу полевого транзистора
- •13.3. Частотные характеристики полевых транзисторов
- •13.4. Шумовые характеристики полевых транзисторов
- •Лекция 14. Тиристоры, принцип работы, классификация и основные параметры
- •14.1. Устройство и принцип работы тиристора
- •14.2. Переходные процессы при открывании и закрывании тиристора
- •14.3. Влияние скорости нарастания прямого напряжения на работу тиристора
- •14.4. Классификация и система условных обозначений
- •Лекция 15. Применение динисторов и не запираемых тиристоров. Генератор пилообразного напряжения. Регулируемый выпрямитель. Закрывание тиристора в цепи постоянного тока
- •15.1. Генератор пилообразного напряжения (гпн)
- •15.2. Схема управления тиристором
- •15.3. Применение тиристоров. Управляемый выпрямитель
- •15.4. Закрывание тиристора в цепи постоянного тока
- •Лекция 16. Запираемые тиристоры. Симметричные тиристоры – симисторы
- •16.1. Запираемые тиристоры
- •16.2. Симметричные тиристоры – симисторы
- •16.3. Применение симисторов. Регулятор переменного напряжения
- •Лекция 17. Светодиоды. Фотодиоды. Оптоэлектронные устройства
- •17.1. Светодиоды
- •17.2. Фотодиоды
- •17.3. Оптроны
- •Лекция 18. Аналоговые интегральные микросхемы
- •18.1. Классификация аналоговых интегральных микросхем
- •18.2. Применение аналоговых интегральных микросхем
- •Библиографический список
9.2. Схема термостабилизации с оос по напряжению база-эмиттер
Схема усилителя ОЭ с цепями термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер представлена на рис. 9.3.
Рис. 9.3. Схема усилителя ОЭ с цепями термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер
Такую схему называют также схемой с фиксированным напряжением базы или схемой эмиттерной стабилизации. Особенность схемы состоит в том, что напряжение на базе транзистора определяется делителем напряжения на резисторах смещения Rсм1иRсм2:
. (9.4)
Ток IД, протекающий по резисторам смещения, выбираетсяв 10 раз больше, чем ток базы транзистора в рабочей точке
, (9.5)
для того чтобы ток базы не нагружал делитель напряжения, и не влиял на напряжение на базе транзистора UБ.
Напряжение на эмиттере транзистора относительно общего провода схемы определяется падением напряжения на резисторе RЭот протекающего по нему токаIЭ0
. (9.6)
В выражении (9.6) для упрощения можно считать, что ток эмиттера примерно равен току коллектора.
Ток базы транзистора в данной схеме будет зависеть от напряжения между базой и эмиттером, которое определяется как разность напряжений на базе и на эмиттере
, (9.7)
и, следовательно, зависит от тока коллектора.
Из выражений (9.3)…(9.7) можно записать последовательность зависимостей:
,
растёт температура, растёт ток коллектора, увеличивается напряжение на эмиттере, уменьшается напряжение между базой и эмиттером, уменьшается ток базы, уменьшается ток коллектора. То есть, действие вызвало пропорциональное противодействие. Это называется отрицательной обратной связью по напряжению база-эмиттер. Цель термостабилизации достигнута.
Преимущество такой схемы термостабилизации заключается в её универсальности (можно применять как на низкой, так и высокой частоте) и высоком качестве стабилизации, которое будет тем лучше, чем больше будет сопротивление RЭ.
Однако схема обладает рядом недостатков.
Во-первых, достаточно большой ток делителя требует применения резисторов смещения существенно меньшей величины, чем в схеме на рис. 9.2. Из-за этого входное сопротивление схемы для усиливаемых сигналов уменьшается, что требует большей мощности источника сигнала. Одновременно большой ток делителя нагружает источник питания и снижает коэффициент полезного действия схемы.
Во-вторых, коэффициент усиления по напряжению данной схемы сильно зависит от величины RЭ, и приближённо может быть определён из выражения
, (9.8)
то есть чем больше будет сопротивление RЭ, и, следовательно, чем лучше качество термостабилизации, тем меньше будет коэффициент усиления по напряжению.
Чтобы исключить это нежелательное явление, параллельно резистору RЭвключают шунтирующий конденсаторCЭ, который не влияет на режим работы транзистора по постоянному току (то есть на термостабилизацию), но позволяет избежать снижения коэффициента усиления по напряжению. Для этого ёмкость конденсатора СЭдолжна быть такой, чтобы его сопротивление переменному току на самой низкой частоте усиливаемого сигнала былов 10 раз меньше, чемRЭ:
. (9.9)
Поэтому схема термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер применяется в сложных транзисторных схемах, преимущественно с питанием от сети, где решающим фактором служит качество термостабилизации, а температура изменяется в диапазоне от -300до +450С.
Более подробные сведения о термостабилизации режима работы транзисторов приведены в литературе [20].
Контрольные вопросы
1. Почему следует применять термостабилизацию рабочей точки в усилителе?
2. Нарисуйте схему термостабилизации с ООС по току базы и поясните её работу. Перечислите достоинства и недостатки данной схемы.
3. Нарисуйте схему термостабилизации с ООС по напряжению база-эмиттер и поясните её работу. Перечислите достоинства и недостатки данной схемы.