- •Носители заряда в полупроводниках. Зонная модель полупроводников. Процессы генерации и рекомбинации подвижных носителей зарядов.
- •Проводимость полупроводников, ее зависимость от материала, температуры и концентрации примесей.
- •Уровень Ферми собственного и примесного полупроводников. Зависимость энергии Ферми от температуры и концентрации примесей
- •Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии
- •Вольтамперная характеристика p-n перехода и ее зависимость от температуры, степени легирования.
- •Различные типы диодов. Особенности характеристик и параметров.
- •Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Структура, назначение основных областей. Принцип действия. Статические стоковые и стокзатворные характеристики.
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом. Режим обогащения, обеднения и инверсии приповерхностного слоя. Стоковые и стокзатворные характеристики.
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором и встроенным каналом. Особенности технологии, статические характеристики.
- •§2.9 Полевые транзисторы мдп-структуры
- •Структура биполярного транзистора (бт) и назначение основных областей. Принцип усиления мощности. Режимы работы: активный, насыщения, отсечки, инверсный
- •Принцип действия транзистора
- •§2.3 Транзистор, как усилитель напряжения и мощности
- •§2.6 Статические характеристики биполярного транзистора
- •§2.5 Схемы включения и режимы работы транзисторов
- •Транзистор как линейный четырехполюсник. Системы параметров транзисторов.
- •Работа транзистора в схеме усилителя. Выходная динамическая характеристика. Выбор рабочего режима.
- •2.7. Температурные и частотные свойства
- •2.8. Биполярные транзисторы в рабочем режиме
- •2.5. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с оэ
- •Эквивалентные схемы усилителя в режиме малого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению и сквозной коэффициент усиления. Входное и выходное сопротивление
- •23.Схема каскада с оэ по переменному току. Эквивалентная схема каскада.
- •Проведя анализ схемы, найдем, что
- •§4.5 Стабилизация режима работы каскадов на биполярных транзисторах
- •28.Обратная связь в усилительных каскадах. Обратная связь по току последовательного типа
- •29.Схема с ос по току последовательного типа.
2.5. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с оэ
Среди многочисленных вариантов усилительных каскадов на БТ самое широкое применение находит каскад с ОЭ, имеющий максимальный коэффициент передачи по мощности , вариант схемы которого приведен на рисунке 2.9.
Если входного сигнала нет, то каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора задается ток покоя базы . Ток покоя коллектора . Напряжение коллектор-эмиттер покоя . Отметим, что в режиме покоя напряжение составляет десятки и сотни мВ (обычно 0,5…0,8 В). При подаче на вход положительной полуволны синусоидального сигнала будет возрастать ток базы, а, следовательно, и ток коллектора. В результате напряжение на возрастет, а напряжение на коллекторе уменьшится, т.е. произойдет формирование отрицательной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОЭ осуществляет инверсию фазы входного сигнала на .
Графически проиллюстрировать работу каскада с ОЭ можно, используя входные и выходные статические характеристики БТ, путем построения его динамических характеристик (ДХ) [5,6]. Вследствие слабой зависимости входной проводимости транзистора g от величины нагрузки, входные статические и динамические характеристики практически совпадают. Выходные ДХ - это прямые линии, которые в координатах соответствуют уравнениям, выражающим зависимости между постоянными и переменными значениями токов и напряжений на нагрузках каскада по постоянному и переменному току.
Процесс построения выходных динамических характеристик (нагрузочных прямых по постоянному - , переменному - току) понятен из рисунка 2.10.
Следует отметить, что простое построение ДХ возможно только при активной нагрузке, т.е. в области СЧ АЧХ (см. рис.2.2), в областях НЧ и ВЧ нагрузочные прямые трансформируются в сложные кривые.
Построение ДХ и их использование для графического расчета усилительного каскада подробно описано в [5,6].
Нагрузки рассматриваемого каскада по постоянному и переменному току определяются как:
Координаты рабочей точки для малосигнальных усилительных каскадов выбирают на линейных участках входной и выходной ВАХ БТ, используя в малосигнальных усилительных каскадах так называемый режим (класс) усиления А. Другие режимы работы каскадов чаще используются в усилителях мощности, и будут рассмотрены в соответствующем разделе.
При отсутствии в справочных данных ВАХ БТ, координаты рабочей точки могут быть определены аналитическим путем (см. рисунок 2.10):
,
где - напряжение нелинейного участка выходных статических ВАХ транзистора, ;
Эквивалентные схемы усилителя в режиме малого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению и сквозной коэффициент усиления. Входное и выходное сопротивление
23.Схема каскада с оэ по переменному току. Эквивалентная схема каскада.
Если для малосигнальных каскадов в результате расчета по вышеприведенным формулам значения и окажутся, соответственно, меньше 2 В и 1 мА, то, если не предъявляются дополнительные требования к экономичности каскада, рекомендуется брать те значения координат рабочей точки, при которых приводятся справочные данные и гарантируются оптимальные частотные свойства транзистора.
Для расчета параметров усилительного каскада по переменному току удобно использовать методику, описанную в разделе 2.3, а БТ представлять моделью, предложенной в разделе 2.4.1.
Полная электрическая схема усилительного каскада с ОЭ приведена на рис.2.11.
В отличие от ранее рассмотренного каскада (рис.2.9) здесь применена эмиттерная схема термостабилизации ( ), обеспечивающая лучшую стабильность режима покоя, принцип ее работы будет рассмотрен далее. Конденсатор необходим для шунтирования с целью соединения эмиттера транзистора с общим проводом на частотах сигнала (устранения обратной связи на частотах сигнала, вид и характер этой связи будет рассмотрен в соответствующем разделе).
Приведем эквивалентную схему каскада для частот сигнала (рис.2.12).
Анализ каскада с ОЭ в области средних частот.
Анализ каскада с ОЭ в области нижних частот.
Анализ каскада с ОЭ в области верхних частот.
С целью упрощения анализа каскада выделяют на АЧХ области НЧ, СЧ и ВЧ (см. рис.2.2), и проводят анализ отдельно для каждой частотной области.
Эквивалентная схема каскада в области СЧ приведена на рисунке 2.13.
Как видно, эта схема не содержит реактивных элементов, т.к. в области СЧ влиянием на АЧХ разделительных ( ) и блокировочных ( ) емкостей уже можно пренебречь, а влияние инерционности БТ и еще незначительно.