24.Эмиттерные повторители, повторители сигналов положительной и отрицательной полярности, двухполярный повторитель.

Э миттерный повторитель – это каскад с общим коллектором. Малосигнальные параметры (рабочие характеристики линейного усилителя) рассмотрены в предыдущей лекции. В настоящем разделе изучим способы построения повторителей «большого сигнала» (сигналов большой амплитуды).

П ростейший эмиттерный повторитель сигналов положительной полярности состоит из одного транзистора (Рис.8.1). Если u_вх>0, то базо-эмиттерный переход транзистора проводит ток и u_вых отличается от uвх на величину прямого падения напряжения на p-n-переходе – около 0.7 В. При изменении u_вх, с условием, что u_вх>0.7 В, u_вых повторит эти изменения. Ток, потребляемый от источника входного сигнала, - iвх – это базовый ток транзистора. Ток, который протекает по Rн, - выходной ток iвых – это эмиттерный ток транзистора, который в (1+β) раз больше базового. Таким образом, коэффициент усиления тока равен

(8.1)

В зависимости от типа и экземпляра транзистора он составляет величину от 50 до 200.

График зависимости u_вых от u_вх имеет вид ломаной линии (рис.8.1)

Аналогично, используя транзистор p-n-p, строится повторитель сигналов отрицательной полярности (рис. 8.2). В данном случае требуется источник питания отрицательной полярности.

О бъединяя схемы повторителей сигналов положительной и отрицательной полярностей, получим двухполярный повторитель, показанный на рис. 8.3а. Заметим, что для построения двухполярного повторителя необходимы два источника питания Е_п1 и Е_п2. Если напряжение входного сигнала превышает +0.7 В., то ток через Rн обеспечивает верхний по рис.8.3а транзистор n-p-n типа. Когда u_вх<-0.7 В, усиление осуществляет нижний транзистор p-n-p типа. Однако, когда u_вх находится в интервале от -0.7В до +0.7В, оба транзистора обесточены, i_вых и u_вых равны нулю. На рис.8.3б. показан график зависимости напряжения выходного сигнала от напряжения входного для двухполярного повторителя, а на рис8.3в – осциллограммы входного и выходного сигналов при усилении синусоидального сигнала.

25.Нелинейные искажения «ступенька», смещение рабочих точек транзисторов в двухполярном повторителе.

Нелинейная зависимость u_вых от u_вх обусловливает искажение формы сигнала при усилении. Для подавления этих искажений необходимо к сигнальным напряжениям, подаваемым на базы транзисторов добавить постоянные напряжения смещения: +0.7 В – для n-p-n транзистора и -0.7 В – для p-n-p транзистора. С этой целью повторитель дополняется цепью смещения рабочих точек транзисторов. Схема такого повторителя показана на рис.8.4.

Д ля нормальной работы цепи смещения двухполярного повторителя необходимо чтобы оба диода цепи смещения (VD1, VD2) были всегда под прямым током через них. Ток диодов складывается из постоянного тока, который определяют R1 и R2 и сигнального тока, определяемого u_вх. Амплитуду сигнального тока можно определить, если заданы максимальная амплитуда сигнального напряжения на выходе повторителя U_mmax и R_н. Тогда I_mвых= U_mmax/ R_н. Амплитуда базового тока транзисторов будет равна

Условие незапирания диодов цепи смещения имеет вид Iсм>Imбаз, где Iсм – ток смещения, определяемый R1, R2:

В результате получим (8.2)

Такую же величину должен иметь резистор R2. Заметим, что резисторы цепочки смещения шунтируют вход повторителя, уменьшая его входное сопротивление в несколько раз.

Часто один из резисторов цепи смещения заменяется транзистором, осуществляющим дополнительное усиление сигнала. При этом второй оставшийся резистор выполняет функцию балластного резистора в получающемся усилительном каскаде. Схема повторителя с добавочным усилительным каскадом показана на рис.8.5. Величина резистора R3 определяется по формуле (8.2).

Начальное положение рабочей точки транзистора VT1 должно обеспечивать нулевое напряжение на выходе повторителя (на Rн) в отсутствии сигнала. Для этого токовая координата рабочей точки должна иметь следующее значение I₃₀=Е_п1/R₃. Отсюда I_10vt1=Е_п1/(βR₃). При известной величине I₁₀ определяется резистор цепи смещения рабочей точки R₂=(Е_п2-0.7B)/I_10vt1.