- •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
Лекция 10. Влияние частоты усиливаемого сигнала на работу транзистора. Частотные характеристики однокаскадных транзисторных усилителей
10.1. Влияние частоты усиливаемого сигнала на работу транзистора
С ростом частоты усиливаемого сигнала изменяются основные свойства и параметры транзистора: изменяется сдвиг фаз между входными и выходными токами, снижаются величины коэффициентов передачи тока эмиттера и базы - усилительные свойства транзистора ухудшаются. Это обусловлено двумя основными факторами:
- влиянием емкостей эмиттерного и коллекторного переходов транзистора;
- инерционностью перемещения носителей зарядов через область базы.
Рассмотрим график зависимости коэффициентов передачи тока эмиттера и базыот частоты (рис. 10.1). Для примера возьмём низкочастотный транзистор МП39 или аналогичный ему ГТ122.
Рис. 10.1. График зависимости коэффициентов передачи тока эмиттера и базыот частоты
Значение частоты по горизонтальной оси графика отложены в логарифмическом масштабе, как это принято при построении частотных характеристик электронных схем.
На постоянном токе транзистор имеет коэффициенты передачи тока 0и0, связанные между собой выражением (6.4). С ростом частоты усиливаемого сигнала начинает сказываться влияние барьерной ёмкости закрытого перехода коллектор-база, которая шунтирует активное сопротивление переходаrКБ, из-за чего снижаются коэффициенты передачи.
В лекции 2 было отмечено, что максимально допустимой частотой работы полупроводникового диода считается частота, на которой ёмкостное сопротивление закрытого p-nпереходаХСстановится равным дифференциальному сопротивлениюrобр. Применительно к транзистору граничной частотой работы считается такая частота, на которой коэффициенты передачи уменьшаются враз, или становятся равны 0,707 своего первоначального значения (на постоянном токе). Из выражения (6.4) очевидно, что частота, на которой= 0,7070(fГР.ОЭдля схемы ОЭ) будет меньше, чем частота, на которой= 0,7070(fГР.ОБдля схемы ОБ).
Если частоту усиливаемого сигнала увеличивать выше граничной, то коэффициенты передачи тока начнут быстро уменьшаться, и наступит такой момент, когда не основные носители зарядов не успеют пройти через область базы за время половины периода сигнала. Изменение тока коллектора перестанет зависеть от изменений тока базы или эмиттера, и коэффициенты передачи тока станут равными нулю.
Транзистор можно использовать в схеме усилителя или генератора, если коэффициент усиления по мощности КР> 1. Поэтому в качестве обобщающего частотного параметра применяют максимальную частоту генерации, на которойКР= 1. Эту частоту можно определить из выражения
, (10.1)
где К– постоянная времени цепи обратной связи.
Значение частоты fmaxодинаково для всех трёх схем включения транзистора и приводится в справочниках.
В лекции 8 было отмечено, что в схемах усилителей для разделения цепей постоянного тока (смещение) и переменного тока (усиливаемый сигнал) применяют конденсаторы. Поэтому в области низких частот коэффициент усиления также может уменьшаться, что вызвано возрастанием сопротивления переходных конденсаторов во входной цепи усилителей. Входная цепь усилителя представляет собой делитель напряжения, состоящий из реактивного сопротивления переходного конденсатора и входного сопротивления транзистора (рис. 10.2).
Рис. 10.2. Упрощённая схема замещения входной цепи усилителя
Напряжение усиливаемого сигнала, поступающее на базу (в схеме ОЭ или ОК) или эмиттер (в схеме ОБ) транзистора, определяется параметрами делителя напряжения:
, (10.2)
и уменьшается с уменьшением частоты.
Особенно сильно это сказывается в усилителе ОБ, так как его собственное входное сопротивление достаточно мало.
График зависимости коэффициента усиления по напряжению КUот частоты называется амплитудно-частотной характеристикой усилителя (АЧХ). Рассмотрим схемы усилителей ОЭ, ОК, ОБ и особенности их амплитудно-частотных характеристик. Пусть в схемах используется низкочастотный транзистор ГТ122.