Преобразование фвч к фнч

(0 - 1)=Ω

Билет №6 Вопрос №1

Статический режим работы усилительных каскадов. Выбор и стабилизация рабочей точки усилительных каскадов.

Для корректной работы усилительного каскада его параметры выбирают таким образом, чтобы при отсутствии входного сигнала падала выбранная из определенных соображений величина постоянного U, и протекал постоянныйI.

Режим по постоянному току/ статический режим.

1. 

2. 

График зависимости отпредставляет собой линию, проходящую черези– линия нагрузки по постоянному току. Для обеспечения статического режима работы каскада на управляемый вход прибора нужно подать определенную величинуIиU– ток и напряжение смещения.

1. 

2. 

3. 

; ;

Стабилизация рабочей точки. , ;

Следует осуществить температурную стабилизацию рабочей точки. – коэффициент температурной устойчивости.

Делитель ивыбирают таким образом, чтобыэтом случае потенциал базы не будет зависеть от тока базы. Если с изменениемtток коллектора возрастет, то возрастет ток эмиттера => потенциал эмиттера возрастет =>уменьшится.

Билет №6 Вопрос №2

Каскады усиления мощности. Работа каскада в режиме АВ.

Трем возможным схемам включения транзисторов соответствуют три основных типа усилительных каскадов:

с общим эмиттером (или с общим истоком); с общим коллектором (или с общим стоком); с общейбазой (или с общим затвором);

Различные многокаскадные усилители и каскадные схемы являются комбинациями перечисленных усилительных каскадов.

Промежуток времени принято характеризовать углом отсечки θ. Угол отсечки выражается в угловых единицах (градусах или радианах). Численно он равен половине временного интервала, в течение которого через активный прибор протекает электрический ток.

В режиме АВ угол отсечки θ несколько больше π/2, и при отсутствии входного сигнала через активный элемент протекает ток, равный 5-15% максимального тока при заданном входном сигнале. Такой выбор статического режима позволяет уменьшить нелинейные искажения при использовании двухтактных выходных каскадов.

КПД:

Билет №7 Вопрос №1

RC-каскад с общим эмиттером. Описание в области нижних частот.

В простейшем каскаде с ОЭ входной сигнал подаётся на базу, а цепь эмиттера подключена к общему проводу.

Каскады с ОЭ обеспечивают усиление как по току, так и по напряжению. Ток коллектора очень слабо зависит от напряжения на нём, поэтому транзистор со стороны со стороны коллектора в большинстве случаев можно рассматривать как генератор тока I_к с очень большим выходным сопротивлением.

Крутизна транзистора

r_эвыступает в качестве последовательного сопротивления во всех схемах, увеличивает входное и выходное сопротивление транзистора.

Коэффициент усиления по напряжению без учёта сопротивления нагрузки R_ни сопротивления коллектора r_к. Знак "минус" говорит об инверсии сигнала. Это справедливо при R_к много меньше R_ни r_к. В противном случае необходимо учитывать их шунтирующее влияние.

Соответственно при отсутствии R_э

 

Как видно из приведённой формулы, каскаду с ОЭ (без принятия дополнительных мер) свойственны большие нелинейные искажения, т.к. в знаменателе есть нелинейная величина r_э, имеющая сложную зависимость от тока коллектора.

Уменьшить нелинейные эффекты можно по следующим направлениям: - уменьшение влияния r_эпутём установки последовательно с ним резистора R_э(местная ООС по току); - компенсация влияния r_эпутём установки последовательно с R_кодного или нескольких диодов динамическое сопротивление которых равно:

где n - количество диодов;

- выбор оптимального тока коллектора, при котором минимальны изменения h_21э; - правильный выбор рабочей точки; - применение местной ООС по напряжению, которая одновременно уменьшает влияние ёмкости С_к, так как шунтирует её:

- выбор оптимального сопротивления источника (например, подбором сопротивления R_ппоследовательно со входом; - уменьшение влияния r_эпутём замены R_кгенератора тока (за счёт стабилизации тока коллектора); - уменьшение нелинейных эффектов за счёт применения динамической нагрузки; - взаимокомпенсация нелинейных эффектов за счёт встречной динамической нагрузки.

Усилительные свойства транзисторов сохраняются до напряжения насыщения, которое может быть в пределах от 0.2...0.3В до нескольких вольт в зависимости от тока коллектора.

Входное сопротивление каскада: R_вх=R_п+r_б+h_21э(r_э+R_э) и имеет ёмкостный характер.

При отсутствии R_пи R_эи если пренебречь r_б,

то

R_вхвеличина не постоянная, меняется при изменении входного сигнала, т.к. меняется I_к.

Диапазон изменения входного сигнала при R_э=0, при котором сохраняется линейный режим, не превышает 2-φт=50 мВ.

При сопротивлении источника сигнала R_r>R_вхможно считать, что источник входного сигнала электрически замкнут накоротко. При этом входной ток I_вх=Е_вх/R_rи практически не зависит от изменяющегося R_вх, где Е_вх- ЭДС источника сигнала.

Следовательно, усиление будет происходить с малыми нелинейными искажениями, поскольку зависимость выходного тока транзистора от входного практически линейна, хотя входное напряжение U_вх=I_вхR_вх- нелинейно.

Однако не следует думать, что чем R_rбольше R_вх, тем лучше. Для транзисторного каскада характерна вполне определённая оптимальная величина как внутреннего сопротивления источника сигнала, так и тока коллектора. Необходимо также учитывать, что R_кшунтируется входным делителем каскада.

Ёмкость коллекторного перехода С_кявляется барьерной ёмкостью и зависит от напряжения на коллекторе, т.е. носит динамический характер.

Подобно тому как С_эуменьшается в (Кu+1) раз в эмиттерном повторителе благодаря положительной ОС в каскаде с ОЭ С_кувеличивается во столько же раз благодаря отрицательной ОС, что равносильно подключению параллельно входу динамической ёмкости С_к(Кu+1). В большинстве случаев она оказывает отрицательное влияние, однако иногда используют и её. В этом и заключается так называемый эффект Миллера.

Частоту среза каскада снижает не только входная динамическая ёмкость,но и ёмкость нагрузки, в том числе и монтажа. Расширить полосу пропускания можно следующим образом:

- Уменьшить R_н при одновременном увеличении I_к, т.к. усиление прямопропорционально I_к/С_в; - применить транзисторы с малыми ёмкостями переходов; - отделить нагрузку эмиттерным повторителем.

Как отмечалось выше, простейший каскад не обладает термостабильностью, поэтому практически не используется. Один из способов так называемой коллекторной термостабилизации с применением отрицательной обратной связи по напряжению показан на рисунке 91. Если взять исходное напряжение U_к равным 0.5Еп, то R_к=0.5Е_п/I_к, сопротивление в цепи базы R_б=0.75Е_п/I_б=0.5Еп h_21э/I_к.

Частотные искажения в области низких частот

В области низких частот полосы пропускания (f<f_н) емкостные сопротивления разделительных конденсаторов C_p1 и C_p2 возрастают настолько, что становятся несоизмеримыми с входными и выходными напряжениями каскадов, образуя делитель напряжения.

С уменьшением частоты возрастает емкостное сопротивление конденсатора в цепи эмиттера, что приводит к появлению ООС по переменному току.

В результате совместного действия этих факторов коэффициент усилителя уменьшается, образуя «завал» АЧХ в области низких частот.