АНАЛ.ЭЛЕКТРОНИКА / theory

Коэффициенты усиления по току в схеме ОЭ в раз больше, чем в схеме ОБ, следовательно, и усиление по мощности в схеме ОЭ примерно в

раз больше.

9.Эквивалентная крутизна усилителя

шунтируют конденсатором, чтобы использовать действие отрицательной обратной связи и по переменному току для стабилизации усилительных параметров.

2.9.Усилитель на транзисторе в схеме включения с общим эмиттером

сотрицательной обратной связью по току

Входное сопротивление усилителя с отрицательной обратной связью значительно увеличивается, возрастает и UВХ, что позволяет усиливать сигналы более высокоомных источников. Недостаток - повышенное влияние RБ.

50

Рис. 2. 19. Эквивалентная схема усилителя c отрицательной обратной связью в области средних частот

Усиление по напряжению

При достаточно больших RЭ коэффициенты усиления по напряжению и эквивалентная крутизна не зависят от параметров транзистора (стабилизируется). Для схемы ОБ при RГ>> h11Э Ке RКН/RГ. Следовательно, RЭ в схеме 0Э влияет аналогично RГ в схеме ОБ, что легко объяснимо, т.к. в обоих случаях резисторы включены в цепь эмиттера.

Равенства (2.76) и (2.77) тем точнее, чем больше значения и RЭ, но с ростом RЭ уменьшается усиление. Таким образом, стабильность (слабая зависимость параметров усилителя от параметров транзистора) достигается ценой уменьшения усиления - фундаментальное свойство схем с отрицательной обратной связью.

2.10.АЧХ усилителя ОЭ.

1.Область НЧ. Нижняя частота сформирована влиянием трех конденсаторов:

51

Рис. 2. 20. Эквивалентная схема усилителя ОЭ в области нижних частот

2. Область ВЧ. Как и в схеме ОБ здесь учитываются четыре основных фактора.

Рис. 2. 21. Эквивалентная схема усилителя ОЭ в области высших частот

52

а) Влияние емкости нагрузки.

При работе на емкостную нагрузку схемы с ОБ и ОЭ эквивалентны.

б) Влияние Ск*:

схеме ОБ. При отсутствии СН основное ограничение вносит емкость коллекторного перехода. В схеме ОЭ эквивалентная емкость СКЭ=СК* в (1+ ) раз больше СКБ=СК, поэтому усилитель ОЭ имеет в (1+ ) раз меньшую частоту fВК.

в) Зависимость от .

β

β0

( f )

0

2

( f )

f f f

Рис. 2. 22. АЧХ коэффициента передачи тока базы

шую верхнюю частоту.

53

ОБ, во-первых потому, что эквивалентная емкость коллекторного перехода в схеме ОЭ больше, чем для ОБ в 1+ раз, во-вторых, граничная частота коэффициента усиления меньше, чем граничная частота .

При работе на емкостную нагрузку усилитель ОЭ и ОБ имеют одинаковые верхние частоты вследствие равенства выходных сопротивлений.

2.11. Эмиттерный повторитель напряжения – усилитель на биполярном транзисторе в схеме включения с общим коллектором. Расчет по постоянному току. Линии нагрузки и временные диаграммы сигналов.

В усилителе на транзисторе в схеме с общим коллектором сигнал поступает на базу, а выходной сигнал снимается с эмиттера. Коллектор транзистора по переменному току заземлен через источник питания ЕК с малым

Рис. 2. 23. Усилитель на биполярном транзисторе в схеме включения с общим коллектором – эмиттерный повторитель

Для переменных составляющих напряжений

Напряжение UБЭ в линейном режиме работы транзистора слабо зависит от переменной составляющей тока базы, а значит и от усиливаемых сигналов, поэтому UВЫХ UВХ. Схему усилителя на транзисторе ОК называют эмиттерным повторителем напряжения, потому что коэффициент пе-

54

редачи по напряжению примерно равен единице и фазы сигналов совпадают. Реально UБЭ(t)≠0 из-за падения части входного сигнала на эмиттерном переходе при протекании переменной составляющей тока базы и эмиттера, коэффициент передачи несколько меньше единицы. Эмиттерный повторитель относится к схемам со 100%-ной отрицательной обратной связью. Вид обратной связи вытекает из соотношения:

Транзистор как усилительный элемент реагирует на напряжение UБЭ(t), которое складывается из входного сигнала и сигнала обратной связи. Сигнал обратной связи UОС(t)= UВЫХ(t), выходное напряжение относительно UБЭ и UВХ включено последовательно и вычитается из входного напряжения с единичным коэффициентом, поэтому эмиттерный повторитель

– усилитель со 100%-ной отрицательной последовательной обратной связью по напряжению.

Специфические свойства повторителя, такие как большое входное и низкое выходное сопротивления по отношению к простейшим схемам ОБ и ОЭ, объясняются наличием обратной связи и ее видом.

Расчет каскада по постоянному току аналогичен расчету схем на транзисторах ОБ и ОЭ с учетом RК=0. В режиме покоя транзистора справедливо соотношение

Учитывая, что в линейном режиме работы IОК IОЭ, СЛН и ДЛН строят на выходных ВАХ транзистора в схеме ОЭ. Статическая линия нагрузки проходит через точки [UКЭ=0, IК=ЕК/RЭ] и [IК=0, UК=ЕК].

Цепь смещения рассчитывается через потенциал базы:

Методика расчета резисторов R1 и R2 для схем с эмиттерной стабилизацией справедлива и для исследуемой схемы.

Так как точное значение неизвестно, но выполняются условия>>1 и IДЕЛ>>IОБ, в формуле (2.91) током IОБ пренебрегают.

55

IБm

~RНЭ -ДЛН

IЭm= IКm

IОК 0

t IОБ

Рис. 2. 24. Линии нагрузки и временные диаграммы сигналов

Динамическая линия нагрузки проводится через точку покоя с наклоном, определяемом эквивалентной нагрузкой па переменному току

56

ЕК U

UОБ

UОЭ UОБЭ

KU 1

IОЭ∙RЭ UЭm

t

0

Статика Динамика

Рис. 2.25. Потенциальная диаграмма повторителя

2.12. Анализ линейной малосигнальной схемы замещения ЭП. Параметры и характеристики.

Малосигнальная эквивалентная схема повторителя в области средних частот приведена на рисунке 2.26.

Рис. 2. 26. Эквивалентная схема повторителя в области средних частот

1. Входное сопротивление усилителя без учета шунтирующего действия базового делителя с эквивалентным сопротивлением RБ:

57

rБ (1 ) ( rЭ RЭ // RH ) h11Э (1 ) RЭН

IБ

UВЫХ

еГ

UВХ

(1+ ) Rэ

Рис. 2. 27. Эквивалентная схема 1 (приведенная ко входу или пересчитанная для тока IБ)

С учетом сопротивлений делителя

2. Выходное сопротивление эмиттерного повторителя

58

Iэ

г/(1 + )

UВЫХ

h11Б

еГ

UВХ

Rэ

Рис. 2. 28. Эквивалентная схема 2 (приведенная к выходу или пересчитанная для тока IЭ):

Коэффициенты передачи по напряжению

59