Добавил:

maximnazarov27 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Тольяттинский государственный университет

Предмет:

Силовые электронные устройства

Файл:

Полупроводники

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

29.12.2016

Размер:

8.04 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 137 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций

напряжения

DUбэ :

DUбэ = UбэD -UбэA

на

величинуDUэб ,

находим

приращение

тока

базы

DIб = IбD - IбA .

Подставляя найденные значения DUбэ

и DI

б в выражение (3.31), получаем:

h11э =

DUбэ

(3.38)

Uкэ = const

DIб

Для нахождения параметра h12

необходимы две входные характеристики, снятые для Uкэ ¹ 0 .

Предположим, что кроме приведенных входных характеристик была бы еще одна, снятая, на-

пример, для Uкэ = 3 В (показана на рис. 3.21, а пунктиром). Тогда, находя на этой характеристике точ-

ку E , соответствующую базовому току IбA , можно было бы определить:

= 5 - 3 = 2 В,

DUбэ = UбэA -UбэE и DUкэ = UкэA -UкэE

где UкэA и UкэE – значения напряжений на коллекторе, при которых сняты входные характеристики с

точкой A и точкой E . Подставляя найденные значения в выражение (3.32), можно было бы получить:

h12э =

DUбэ

(3.39)

DUкэ Iб = IбA = const

Использование для нахождения этого параметра входной

характеристики

приUкэ = 0

дает

большую погрешность, так как при малых значениях Uкэ

входные характеристики располагаются да-

леко друг от друга, а затем их частота возрастает и уже при Uкэ » 5 В они практически сливаются друг

с другом. Поскольку в справочниках обычно приводится входная характеристика только для одного

значения Uкэ ¹ 0 , точно определить параметр h12

в нашем случае невозможно.

3.7. Режимы работы транзистора

Рассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном

по схеме с общим эмиттером (рис. 3.22). При изменении вели-

Iк

чины входного сигнала будет изменяться ток базы Iб . Ток кол-

Rк

Uвых

лектора Iк изменяется пропорционально току базы:

Iк = bIб .

(3.40)

Iб

Eк

Изменение тока коллектора можно проследить по вы-

ходным характеристикам транзистора (рис. 3.23). На оси абс-

цисс отложим отрезок, равный Eк – напряжению источника

питания коллекторной цепи, а на оси ординат отложим отрезок,

Iэ

соответствующий максимально возможному току в цепи этого

источника:

Iк max = Eк .

(3.41)

Rк

Рис. 3.22. Схема усилительного каскада

Между этими точками проведем прямую

Iк

линию, которая

называется линией

нагрузки и

описывается уравнением:

Iк max

Iк =

-U

кэ ,

(3.42)

к нас2

Iб нас

Rк

насыщения

где Uкэ – напряжение между коллектором и

эмиттером

транзистора;

Rк – сопротивление

нагрузки в коллекторной цепи.

Режим

Из (3.42) следует, что

Iб1 > 0

R =

Eк

= tga .

(3.43)

Iк max

Iк0

Iб

= 0

И, следовательно, наклон линии нагрузки

Uкэ2 =Uкэ нас =Uкэ0 Uкэ1 Eк

Uкэ

определяется сопротивлением R . Из рис. 3.23

Рис. 3.23. Режимы работы биполярного транзистора

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций

следует, что в зависимости от тока базы Iб , протекающего во входной цепи транзистора, рабочая точка транзистора, определяющая его коллекторный ток и напряжениеUкэ , будет перемещаться вдоль линии нагрузки от самого нижнего положения (точки 1, определяемой пересечением линии нагрузки с выходной характеристикой при Iб = 0 ), до точки 2, определяемой пересечением линии нагрузки с начальным крутовозрастающим участком выходных характеристик.

Зона, расположенная между осью абсцисс и начальной выходной характеристикой, соответствующей Iб = 0 , называется зоной отсечки и характеризуется тем, что оба перехода транзистора– эмиттерный и коллекторный смещены в обратном направлении. Коллекторный ток при этом представляет собой обратный ток коллекторного перехода– Iк0 , который очень мал и поэтому почти все напряжение источника питания Eк падает между эмиттером и коллектором закрытого транзистора:

Uкэ1 » Eк .

Ападение напряжения на нагрузке U Rк очень мало и равно:

U R = Iк0Rк .	(3.44)
к

Говорят, что в этом случае транзистор работает врежиме отсечки. Поскольку в этом режиме ток, протекающий по нагрузке исчезающе мал, а почти все напряжение источника питания приложено к закрытому транзистору, то в этом режиме транзистор можно представить в виде разомкнутого ключа.

Если теперь увеличивать базовый ток Iб , то рабочая точка будет перемещаться вдоль линии нагрузки, пока не достигнет точки 2. Базовый ток, соответствующий характеристике, проходящей через точку 2, называется током базы насыщения Iб нас . Здесь транзистор входит в режим насыщения и дальнейшее увеличение базового тока не приведет к увеличению коллекторного токаIк . Зона между осью ординат и круто изменяющимся участком выходных характеристик называется зоной насыщения. В этом случае оба перехода транзистора смещены в прямом направлении; ток коллектора достигает максимального значения и почти равен максимальному току источника коллекторного питания:

Iк max » Iк нас2 ,	(3.45)
а напряжение между коллектором и эмиттером открытого транзистораUкэ0	оказывается очень ма-
леньким. Поэтому в режиме насыщения транзистор можно представить в виде замкнутого ключа.

Промежуточное положение рабочей точки между зоной отсечки и зоной насыщения определяет работу транзистора в режиме усиления, а область, где она находится, называется активной областью. При работе в этой области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный – в обратном.

3.8.Предельные режимы работы транзистора

Впаспортных данных каждого транзистора указывается его предельно допустимая мощность рассеивания, превышение которой недопустимо, так как ведет к тепловому разрушению полупровод-

		никовой структуры. Возьмем это значение
Iк	Pк доп	мощности Pк доп , и учитывая, что оно равно:
Iк	Pк доп		Pк доп = UкэIк доп . (3.46)
Iк доп1			Pк доп = UкэIк доп . (3.46)
		Будем		задавать		дискретные	значения
		напряжения Uкэ : Uкэ1 , Uкэ2 , Uкэ3 и т.д., и
		для каждого этого значения напряжения вы-
Iк доп2		числим	предельно			допустимое	значение
Iк доп3		коллекторного тока Iк доп :
Iк доп3		Iк доп1			P	P
Iк доп4		Iк доп1		=	к доп ,	Iк доп2 = к доп	и т. д.
					Uкэ1	Uкэ2
	U кэ доп1 Uкэ доп2 Uкэ доп3 Uкэ доп4 Uкэ	Отложим эти значения напряжений и
	U кэ доп1 Uкэ доп2 Uкэ доп3 Uкэ доп4 Uкэ	токов в осях координат (рис. 3.24) и постро-
Рис. 3.24. Гипербола допустимых мощностей		им по полученным точкам кривую, называе-
Рис. 3.24. Гипербола допустимых мощностей		мую гиперболой допустимых мощностей.
		62

						А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
	Эта кривая делит всю площадь первого квадранта семейства выходных характеристик на рабо-
чую и нерабочую области. Если теперь совместить эту кривую с выходными характеристиками тран-
зистора, то очевидно, что линия нагрузки не должна выходить за пределы рабочей области, чтобы не
вывести транзистор из строя.
	На рис. 3.24 заштрихована рабочая область семейства выходных характеристик транзистора для
схемы с общим эмиттером.
						3.9. Расчёт рабочего режима транзистора
	Как уже было отмечено выше, в подавляющем большинстве случаев транзистор усиливает сиг-
налы переменного тока, т. е. на вход транзистора подается чаще всего знакопеременный сигнал. Но
поскольку эмиттерный р–n-переход обладает вентильными свойствами, то через него пройдет только
положительная полуволна входного сигнала, а отрицательная полуволна будет им срезана ,иследова-
тельно, усиливаться не будет. Для того чтобы этого не было, чтобы усилить весь сигнал, во входную
цепь транзистора вводят так называемое смещение.
	Смысл смещения ясен из рис. 3.25. Зна-							Eбэ
копеременный входной сигнал Uвх							наклады-	Eбэ
вается на постоянное напряжение смещения
Eсм	таким образом,				что результирующее на-
пряжение		Uбэ		остается		однополярным, и		Eсм
следовательно может быть усилено транзи-								Eсм
стором. Поэтому принципиальная схема уси-
лительного каскада в этом случае выглядит
так, как представлено на рис. 3.26, а.
	Источник напряжения смещения созда-								t
ет во входной цепи транзистора постоянный								U	t
ет во входной цепи транзистора постоянный									вх
по	величине		ток		смещенияI см .		Для того		вх
по	величине		ток		смещенияI см .		Для того
чтобы исключить влияние источника Eсм на
источник входного сигнала в цепь вводится								Рис. 3.25. Смещение усиливаемого сигнала
разделительный				конденсатор C1 ,			который
пропускает переменный входной сигнал, но создает развязку по постоянной составляющей. Для такой
же цели служит выходной разделительный конденсатор C2 , который пропускает переменную состав-
ляющую выходного напряжения и не пропускает его постоянную составляющую. Смещение может
вводиться как при помощи отдельного источника Есм (рис. 3.26, а), так и с использованием для этой
цели источника коллекторного питания Eк . Это можно сделать при помощи делителя напряжения R1
и R2 (рис. 3.26, б). Ток Iд , протекающий по делителю напряжения R1- R2 под действием источника
питания Eк , создает на резисторе R2 падение напряжения
							U R2 = Iд R2 ,		(3.47)
которое должно быть равно требуемой величине напряжения смещения Eсм .
	При расчете делителя ток Iд выбирают в несколько раз больше тока смещения:
							Iд = (3 ¸5)Iсм .		(3.48)
	Избыточное напряжение источника питания падает на резисторе R1 :
							Iд R1 = Eк -U R2 .		(3.49)
	Такой способ введения смещения называется смещение фиксированным напряжением.
	Другой способ введения смещения заключается в использовании балластного резистора Rб в ба-
зовой цепи транзистора (рис. 3.26, в). В этом случае ток, протекающий по цепи + Eк , эмиттер – база
транзистора, Rб ,				- Eк должен быть равен току смещения:
							Iсм	= Eк -Uбэ .	(3.50)
								Rб
								63

		А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
Отсюда величина Rб		должна быть равна:
		R = Eк -Uбэ .			(3.51)
		б	Iсм
			Iсм
Такой способ называется смещение фиксированным током.
			Rк	- Eк
			Rк
			VT1	С2
		С1	VT1
		С1
		Uвх		Uвых
		Eсм +-	Iсм
				+ Eк
	R1	- Eк		Rб	- Eк
	R1	Rк		Rб	Rк
		С2			С2
	С1	VT1		С1	VT1
	С1			С1
Uвх		-	Uвх		Uвых
Uвх	Iд	U вых	Uвх		Uвых
	Iд	Iсм			Iсм
	R2	Iсм			Iсм
	R2	+
		+
		+ Eк			+ Eк
Рис. 3.26. Способы создания смещения входного сигнала:
введением источника Eсм (а); фиксированным напряжением (б); фиксированным током (в)

3.10. Динамические характеристики транзистора

Характеристики транзистора, когда в его выходную цепь включают различные виды нагрузок,

называют динамическими, а режимы, возникающие при этом, – динамическими режимами.

Рассмотрим работу транзисторного усилитель-

ного каскада, включенного по схеме с общим эмитте-

- Eк

Rк

ром

(рис. 3.27).

Если

входной

сигнал отсутствует

( uвх = 0 ), линия нагрузки может быть построена опи-

С2

санным ранее

методом

по двум

точкам: Eк

на оси

С1

VT1

абсцисс и Iк max

Eк

на оси ординат.

Rк

Rн

Для того, что бы искажения усиливаемого

uвх

Uвых

Iсм

сигнала были минимальными, смещение надо выбрать

так, чтобы начальная рабочая точка(при отсутствии

Eсм

входного сигнала) располагалась в середине линейно-

го

участка входной

характеристики(точка

A на

+ Eк

рис. 3.28, б). Тогда при

изменении входного

сигнала

Рис. 3.27.

Схема усилительного каскада

напряжение Uбэ

будет изменяться на величину

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций

Uбэ max

от

началь-

Iк

a¢

ного значения Uбэ 0 ,

вызы-

вая

изменение

базового

на

iк

величину

Iб max

от началь-

Rк

iб = Iб0 + Iб max

iвых

ного

значения I

б0

(рис.

¢¢

3.28, б). Коллекторный

ток

А¢

iб = Iб0

Iк max

при

этом

будет

изменяться

относительно

начального

С¢¢

С¢

iб = Iб0 - Iб max

коллекторного

тока Iк0

Iк 0

(рис. 3.28, б), соответст-

Iб = 0

вующего

базовому

току

Iсм ,

в сторону

увеличения

кэ

и в сторону уменьшения на

Uкэ 0

Uкэ max

величину

амплитуды

пере-

uвых

менной

составляющей

Iк max . Выходное

напряже-

Iб

ние

uвых

при

этом будет

тоже изменяться от началь-

iб

iвх

ного

значения Uкэ0

Iб max

большую и в меньшую сто-

рону на величину амплиту-

ды

своей

переменной

- со

ставляющей Uкэ max .

Отметим, что в рас-

Iб0

сматриваемой

схеме

увели-

чению

входного

сигнала

соответствует

увеличение

Uбэ 0

Uбэ

базового

тока,

следова-

тельно,

коллекторного

Uбэ max

тока, а выходное напряже-

uвх

ние

uвых

при

этом

умень-

шается.

Из

чего

следует,

что в этой схеме входное и

Рис. 3.28. Динамические характеристики транзистора

выходное

напряжение

-из

меняются в противофазе. Переменная составляющая выходного напряжения проходит через раздели-

тельный конденсатор C2

и выделяется на нагрузке Rн . В качестве нагрузки может служить и входное

сопротивление следующего каскада усиления, а характер нагрузки в общем случае может быть различ-

ным. По переменному току нагрузка усилительного каскадаRн

состоит из параллельно включенных

сопротивлений Rк и Rн

(рис. 3.28):

Rк Rн

(3.52)

Rн =

Rк + Rн

а по постоянному току– только Rк . Поэтому и линия нагрузки по постоянной и переменной состав-

ляющим

будет

проходить по

разному. Так,

если

сопротивление нагрузки R¢

по переменному току

меньше Rк

– сопротивления по постоянному току, то линия нагрузки будет проходить через ту же ра-

бочую точку A , но под другим углом a¢:

(3.53)

следовательно, линия нагрузки пойдет круче.

= arctg(Rн ),

Рассмотренные зависимости можно расположить на одном рисунке так, что в первом квадранте

поместить выходные характеристики транзистора с построенной линией нагрузки, а в третьем квад-

ранте – входные характеристики (рис. 3.29). Тогда, используя точки пересечения линии нагрузки по

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
переменному току с выходными характеристиками и входные характеристики транзистора, строим
характеристику управления Iк = f (Iб ) транзистора по переменному току, которая теперь, при работе
с нагрузкой, называется динамической.
		Iк	Iб8	Iб7
Iк = f (Iб )	1		1	Iб6
Iк = f (Iб )	1		1
iвых		2	2		Iб5
iвых		3	3		Iб4
		3	3		Iб4
Iвых max		4			Iб3
		4		4	Iб3
		5		4	Iб2
		5		5	Iб2
		6		5	Iб1
				6	Iб1
				6
Iб	Iб6	Iб5 Iб4 Iб3 Iб2 Iб1			Uкэ
		Iсм	uвых
		iвх	uвых
Iвх max		iвх	Uсм	Uвых max
				Uвых max

Uкэ = 0 В			uвх
			Uвх max
Uкэ = 5 В		Uбэ
Рис. 3.30
3.11. Режимы работы усилительных каскадов

Поскольку характеристики транзистора существенно нелинейны, то в процессе усиления входного сигнала имеют место искажения, которые называют нелинейными. Величина искажений в большой степени зависит от выбора начальной рабочей точки на линии нагрузки и от амплитуды входного сигнала. В зависимости от этого различают следующие основные режимы работы усилителя:

§режим класса A ;

§режим класса B ;

§режим класса AB ;

§режим класса C ;

§режим класса D .

Количественно режим работы усилителя характеризуется углом отсечкиq – половиной той части периода входного сигнала, в течение которого в выходной цепи транзистора протекает ток нагрузки. Угол отсечки выражают в градусах или радианах.

								А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
									3.11.1. Режим класса А
			Этот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка, определяемая смещением, нахо-
дится в середине линейного участка входной характеристики, а следовательно, и характеристики пере-
дачи					по			току
Iк = f (Iб ).					Ампли-			Iк		iк
туда			входного				сиг-
нала			здесь			такова,
что			суммарное				зна-		A
чение (Uсм + uвх ) не									A
чение (Uсм + uвх ) не
имеет				отрицатель-						Iвых max
ных значений, а по-									Iк0
этому				базовый			ток		Iк0
iб , а следовательно,
и	коллекторный						ток	q	Iб	2q	q
iк		нигде не				снижа-		q	Iб	2q	q
ются					до			нуля	Uсм
(рис. 3.30). Ток в								U вх max	Uсм
выходной цепи						про-			¢
текает в течение все-									¢
текает в течение все-									A
го			периода,		а		угол	uвх
отсечки				q			равен	uвх	Iсм = Iб0
180		0	.	Транзистор					Iсм = Iб0
180			.	Транзистор					iб
работает				в активном					Iвх max
режиме на близких к								Uбэ	Iвх max
линейным					участках			Рис. 3.30. Усиление в режиме класса А
характеристик,							по-	Рис. 3.30. Усиление в режиме класса А
этому					искажения
усиливаемого сигнала здесь минимальны. Однако из-за большого значения начального коллекторного
тока			Iк0	КПД такого усилителя низкий(теоретически не более 25 %, а реальные значения и того ни-
же), поэтому такой режим применяют в маломощных каскадах предварительного усиления.

								3.11.2. Режим класса В
	Этот режим характеризуется тем, что начальная рабочая точка								находится в начале характеристи-
ки передачи по току Iк = f (Iб )								(рис. 3.31). Ток нагрузки протекает по коллекторной цепи транзистора
только в течение одного полупериода входного сигнала, а в течение второго полупериода транзистор
закрыт, так как его рабочая								Iк		iк
точка	будет		находиться			в		Iк		iк
зоне отсечки. КПД усили-
теля в режиме класса В
значительно выше (состав-								uвх
ляет 60…70 %), чем в ре-
жиме класса А, так как на-								A
чальный коллекторный ток								A	Iб	q
Iк0	здесь		равен		нулю.			q	Iб	q	q
Угол отсечки q равен 900 .
Однако у усилителей клас-
са В есть и существенный
недостаток			–	большой				iб
уровень		нелинейных			-ис			iб
кажений		(колоколообраз-						Uбэ
ные	искажения),			вызван-
ных	повышенной				нели-		Рис. 3.31. Усиление в режиме класса В
нейностью		усиления тран-
								67

		А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
зистора, когда он находится вблизи режима отсечки.					Для того чтобы усилить входной сиг-
					Для того чтобы усилить входной сиг-
					нал в течение обоих полупериодов, исполь-
				+	зуют двухтактные схемы усилителей, когда в
R1	VT1	iк1	Сф	+	течение одного полупериода работает один
		iк1		E	транзистор,	а в течение другого полупериода
				к1	– второй транзистор в этом же режиме.
С1		Rн		-	– второй транзистор в этом же режиме.
				-	На рис. 3.32 представлена схема двух-
					На рис. 3.32 представлена схема двух-
uвх	VT 2				тактного эмиттерного повторителя на тран-
uвх				+	зисторах противоположного типа, но с иден-
		i		Eк2	тичными параметрами, образующих так на-
		i		Eк2	зываемую комплементарную пару. Для пита-
R2		к2	Сф	-	зываемую комплементарную пару. Для пита-
R2			Сф	-	ния коллекторной цепи используется два
					одинаковых	источника питания Eк1 и Eк2 ,
					которые создают обратное включение кол-
Рис. 3.32. Двухтактная схема класса В					лекторных	переходов. Резисторы R1 и R2
Рис. 3.32. Двухтактная схема класса В					одинаковы,	при uвх = 0 они фиксируют по-
с симметричным источником питания					одинаковы,	при uвх = 0 они фиксируют по-
					тенциал баз транзисторов, равный потенциа-
	класса В				лу корпуса.
Режим	класса В	обычно	используют преимущественно в мощных двухтактных усилителях,
однако в чистом виде его применяют редко. Чаще в качестве рабочего режима используют промежу-
точный режим класса AB.

3.11.3. Режим класса АВ

Режиму усиления класса АВ соответствует режим работы усилительного каскада, при котором

ток в выходной цепи протекает больше половины периода изменения напряжения входного сигнала.

Этот режим используется для уменьшения нелинейных искажений усиливаемого сигнала, которые

возникают из-за нелинейности

начальных

участков

входных

вольт-амперных характеристик транзи-

сторов (рис. 3.33).

Iк

iк

При

отсутствии

входного

сигнала

режиме

покоя

зистор

немного

приоткрыт

через

него

протекает ,

ток

ставляющий 10K15%

от

мак-

симального

тока

при

заданном

входном сигнале. Угол отсечки

этом

случае

составляет

uвх

Iб

120K130o .

работе

двухтактных

При

усилительных

каскадов

жиме

класса АВ

происходит

перекрытие

положительной

отрицательной

полуволн

тока

Uбэ

iб

плеч двухактного каскада, что

приводит

компенсации

Рис. 3.33. Усиление в режиме класса АВ

нейных

искажений

щих

за

счет

нелинейности на-

амперных характеристик транзистора.

чальных

участков

вольт

Схема двухтактного усилительного каскада, работающего в классе AB, приведена на рис. 3.34.

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций

Коллекторные токи покояIк 01

+ Eк

Сф

Iк 02

задаются

напряжением

смещения,

подаваемым на базы транзисторов с сопро-

тивлений R2 и R3 , и составляют незначи-

тельную часть максимального тока в - на

С1

VT1

грузке:

Iк 01, 02 = (0,05K0,15)Iк max ,

VT 2

С2

uвх

вследствие этого результирующая характе-

ристика

управления

двухтактной

схемы

Rн

класса

принимает

линейный

вид

(штрихпунктирная линия на рис. 3.35).

- Eк

Напряжения

смещения

транзисторов

VT1 и VT 2 определяются как

Двухтактная схема класса AВ с делителем напряжения

Uбэ 01 = U R2 ; Uбэ 02 = U R3 .

Рис. 3.34.

Ток

делителя R1 ,

R2 ,

Iк 1

Iн

R3 , R4 должен быть не ме-

нее Iб max :

Iк m

Iд = (3K5)Iб max .

U R2 = Uбэ 01

Чем ближе работа уси-

Iк 01

Iк 02 Uбэ1

лительного каскада к классу A

(чем

больше

угол

отсечки

Uбэ2

3 = Uбэ 02

< q < p ),

тем меньше КПД,

но лучше

линейность

усиле-

Iк m

ния.

Iк 2

КПД каскадов при -та

ком

классе

усиления

выше,

чем для класса А,

но меньше,

< q < p

чем в

классе В, за счет нали-

uб

чия

малого

коллекторного

тока Iк0 .

Характеристика управления двухтакной схемы, работающей в классе AB

Рис. 3.35.

3.11.4. Режим класса С

В режиме класса С рабочая точка А располагается вышеначальной точки характеристики передачи по току (рис. 3.36).

Здесь ток коллекторной цепи протекает в течение времени, которое меньше половины - пе риода входного сигнала, поэтому

угол отсечки q < 90o . Поскольку больше половины рабочего времени транзистор закрыт (коллекторный ток равен нулю), мощность, потребляемая от источника питания, снижается, так что КПД каскада приближается к 100%.

Iк	iк
uвх
A
q	q	q
Iб	q	q

iб

Uбэ

Рис. 3.36. Усиление в режиме класса С

		А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
	Из-за больших нелинейных искажений режим классаС не используется в усилителях звуковой
частоты, этот режим нашел применение в мощных резонансных усилителях(например, радиопередат-
чиках).
		3.11.5. Режим класса D
	Иначе этот	режим называетсяключевым режимом. В этом режиме рабочая точка может нахо-
диться только в двух возможных положениях: либо в зоне отсечки (транзистор заперт и его можно
рассматривать как разомкнутый ключ), либо в зоне насыщения(транзистор полностью открыт и его
можно рассматривать как замкнутый ключ). В активной зоне рабочая точка находится только в течение
				короткого промежутка времени, необходимого
	Iк			для перехода её из одной зоны в другую. По-
Iк max				этому при работе в ключевом режиме линия
I	2 Pк доп			нагрузки может на среднем своем участке вы-
	к нас2	Iб нас		ходить за пределы гиперболы допустимых
	насыщения			мощностей, при условии, что переход транзи-
				стора из закрытого состояния в открытое и на-
				оборот	производится	достаточно	быстро
				(рис. 3.37).
	Р ежим	Iб1 > 0		Как уже было показано выше, транзистор
				в режиме отсечки можно представить в виде
		1		разомкнутого ключа, так		как практически	все
	Iк0		= 0	напряжение источника питания падает между
		Iб
	Uкэ2 = U кэ нас = U кэ0 U кэ1 Eк		U кэ	его эмиттером и коллектором, а ток коллектора
				Iк близок	к нулю. Входное напряжение Uвх
Рис. 3.37. Ключевой режим работы транзистора				приложено к эмиттерному переходу транзи-
				стора в запирающем направлении (рис. 3.38).
	В режиме насыщения во входной цепи транзистора протекает достаточно большой ток базы, при
котором ток коллектора достигает максимального значенияIк нас2 , близкого к Iк max – максимально
возможному току в цепи источника питания. При этом напряжение Uкэ транзистора имеет минималь-
ное значение Uкэ0 , близкое к нулю, что позволяет представить транзистор в виде замкнутого ключа.
Отсюда и название этого режима работы – ключевой. В режиме насыщения напряжение на коллектор-
ном переходе Uбк		может быть определено:
		Uбк = -Eк + Iк Rк +Uбэ .				(3.54)

В обычном режиме напряжениеUбк

сме-

- Eк

щает коллекторный переход в обратном направ-

Cф

лении, т.е. Uбк < 0 .

Учитывая

то, что

режиме насыщения

Uбэ » 0 , третьим

слагаемым

в выражении(3.32)

U бк

Rб

VT1

можно пренебречь. Тогда при достаточно боль-

шом

базовом токе Iб ,

ток

коллектора Iк = bIб ,

U вх

Iб

U бэ

вых

где b

– коэффициент

передачи

по току, может

Iэ

достичь величины, при которой

+ Eк

Iк Rк ³ Eк .

(3.55)

При выполнении этого условия знакUбк в

Схема ключевого режима работы транзистора

выражении (3.54)

изменится

на

противополож-

Рис. 3.38.

ный:

Uбк > 0 , т.е. коллекторный

переход

будет

смещен в прямом направлении, так же как и эмиттерный. Минимальное значение базового тока, при котором выполняется условие (3.55), называется током насыщения Iб нас . Выражение (3.55) называют критерием насыщения транзистора. Чем больше базовый ток значения Iб нас , тем глубже насыщение транзистора, тем больше заряд инжектированных из эмиттера носителей накапливается в базе. Относительное значение этого превышения называется степенью насыщения N транзистора:

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 137 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Силовые электронные устройства

#
29.12.201645.06 Кб7Вопросы к коллоквиуму по ФОЭТ и ППП №2.doc
#
29.12.201644.03 Кб6Вопросы к экзамену по ФОЭТ (очники).doc
#
29.12.20161.01 Mб16Лаб работы по СЭ ЛР3-4.doc
#
29.12.20168.47 Mб105Лекции по СЭ.doc
#
29.12.201623.55 Кб17Об осциллографах.doc
#
29.12.20168.04 Mб47Полупроводники.pdf
#
29.12.201664.71 Кб11ППП график лаб.rtf
#
29.12.20164.99 Mб50ППП ЛР 9 - Светодиоды (Пряд).doc
#
29.12.201634.82 Кб10ППП_Количество баллов.doc
#
29.12.2016347.14 Кб28ППП_КР Тиристорный ключ (Пряд).doc
#
29.12.20164.99 Mб31ППП_ЛР 1-10 (Пряд).doc