Лекции.Орг
 

Категории:


Агроценоз пшеничного поля: Рассмотрим агроценоз пшеничного поля. Его растительность составляют...


Перевал Алакель Северный 1А 3700: Огибая скальный прижим у озера, тропа поднимается сначала по травянистому склону, затем...


Искусственные сооружения железнодорожного транспорта: Искусственные сооружения по протяженности составляют в среднем менее 1,5% общей длины пути...

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ



Назначение конденсаторов в усилителях.Если усили­тельный каскад на ПТ, схема которого показана на рис. 5.5, б, используется для усиления переменного напряже­ния, то в него включают еще и конденсаторы Ср1, Ср2 и (рис. 5.10, а). Конденсаторы Cp1 и Ср2 называются раз-Делительными. Они используются для развязки усилителя по постоянному току от источника входного сигнала (СР1) и от нагрузки RH усилителя (Ср2). Емкости этих конденсаторов должны быть такими, чтобы на них вы­делялась небольшая часть входного и выходного пере­менного напряжения. Это требование осуществляется при выполнении условий:

где — частота самой низкой гармоники в спектре уси­ливаемого сигнала; — сопротивление внешней нагрузки усилителя.

 


Емкость конденсатора выбирается из условия

При этом сопротивление конденсатора для перемен­ного напряжения оказывается в 20—30 раз меньше сопро­тивления резистора Rи и можно считать, что исток ПТ по переменному току соединен с общей шиной усили­теля. В результате напряжение ООС, которое создава­лось на резисторе приотсутствии конденсатора , оказывается близким к нулю и все входное напряжение прикладывается между затвором и истоком ПТ.

Элементы и называют цепью автоматического смешения.

Выходная динамическая характеристика.При гармо­ническом характере усиливаемого переменного напряже­ния рабочая точка А, характеризующая режим покоя усилителя, выбирается примерно в середине выходной нагрузочной прямой, построенной на семействе стати­ческих выходных характеристик ПТ для сопротивления нагрузки по постоянному току, равного Rн=Rc+Rи (рис. 5.10, б). При этом, как было показано в § 5.1 (см. рис. 5.1, б), ток стока и напряжение становятся пульсирующими, т. е. у них появляются переменные со­ставляющие. Для переменной составляющей тока стокасопротивления конденсаторов Си и СР2 близки к нулю, вследствие чего сопротивление нагрузки усилителя по переменному току rн равно сопротивлению элементов Rc и , включенных параллельно (внутреннее сопротив ление источника питания Ес переменному току можно считать равным нулю):

Если обозначить переменную составляющую тока стока через , то вследствие противофазности пере­менных составляющих тока Iс и напряжения (см. графики 3 и 4 на рис. 5.1, б) уменьшению мгновенного значения тока стока на соответствует увеличение мгновенного значения напряжения


на , т. е. справедливы уравнения:


Подставляя во второе уравнение значение , получим

Уравнение (5.5) связывает мгновенные значения выходного тока Iс и выходного напряжения при пе­ременном сигнале на входе усилителя и определяет вы­ходную нагрузочную характеристику по переменному току, или выходную динамическую характеристику. Для ее построения необходимо определить две точки.

1-я точка: полагая Iс = , получим . Сле­довательно, выходная динамическая характеристика про­ходит через точку ( , ), определяющую режим покоя;

2-я точка: полагая , получим . Следовательно, выходная динамическая характе­ристика проходит через точку, лежащую на оси напряже­ний при . Так как , то __ (см. рис. 5.10. б).^

Схемы усилительных каскадов на БТ, используемых для усиления переменных напряжений, отличаются от приведенных на рис. 5.8 и 5.9 наличием разделительных конденсаторов на входе Ср1 и на выходе Ср2 и конденса­тора С„ шунтирующего резистор R3 (рис. 5.9, а) с целью устранения последовательной ООС по переменному току. Уравнение выходной динамической характеристики для этих усилителей подобно уравнению (5.5) и имеет вид

 

ДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Свойства усилительного каскада при поступлении на его вход переменного напряжения или тока характери­зуются динамическими параметрами, или параметрами режима усиления: динамической крутизной передаточной характеристики, коэффициентами усиления напряжения, тока и мощности, входной динамической емкостью, вы­ходной полезной мощностью, которая выделяется в на­грузке усилителя переменной составляющей выходного тока, и некоторыми другими.

Динамическая крутизна.Динамической крутизной передаточной характеристики, или просто крутизной усилителя, называют отношение

где и — комплексные амплитуды переменных составляющих выходного тока и входного напряжения. Динамическую крутизну SД можно выразить через малосигнальные (дифференциальные) параметры стати­ческого режима. Например, используя выражение для выходного тока усилителя, записанное применительно к системе Y-параметров,


и учитывая, что в инвертирующем усилителе , на основании уравнения (5.6) получим

Коэффициенты усиления.Коэффициент усиления на­пряжения определяется как отношение

или с учетом выражения (5.7)

Работа усилителя на БТ сопровождается протека­нием тока входного электрода — тока базы. Поэтому, помимо коэффициента усиления напряжения , свойства такого усилителя характеризуются коэффициентом уси­ления тока: .

Так как , , то с учетом выра­жения (5.9) коэффициент усиления тока можно пред­ставить выражением

Коэффициент усиления мощности определяется выра­жением

Параметры , , и можно определить графическим методом. При этом используются формулы, выражающие динамические параметры через амплитудные значения токов и напряжений:

Порядок определения динамических параметров уси­лителя на БТ, включенном по схеме ОЭ, следующий.

1. На семействе статических выходных характеристик БТ строится выходная нагрузочная характеристика, затем выбирается рабочая точка А и проводятся выходные нагрузочная и динамическая характеристики (рис.5.11, а).

2. Для заданной амплитуды входного напряжения по входным характеристикам определяется ампли­туда тока базы (рис. 5.11, б).

3. По выходной динамической характеристике для найденной амплитуды тока базы БТ находят амплитуды коллекторного тока и коллекторного напряжения .

4. Рассчитываются динамические параметры SД, Ku, и полезная мощность RR, выделяемая в нагрузке по переменному току:

Для усилителей на ПТ параметры и КР не опре­деляются.

 


Входная динамическая емкость.Входная динамичеекая емкость усилителя обусловлена наличием междуэлектродных емкостей активных элементов.

В усилителе на ПТ (рис. 5.12) можно считать, что . Составляющие и обусловлены входной проходной междуэлектродными емкостями ПТ. Следо-

вательно, входное сопротивление усилителя имеет емкостный характер и обусловлено некоторой результирующей входной емкостью которую назовем входно динамической емкостью Свх.д. С учетом этого можно за писать:

К емкости Свх приложено переменное напряжение uвх, поэтому . Так как рассматриваемый усилитель является инвертирующим, напряжение, приложенное к емкости Спрох, равно сумме напряжений uвх и uвых, в результате чего имеем . Подставляя значения i'BX и в выражение (5.10) и учитывая, чтополучаем:


Сравнивая выражения (5.10) и (5.11), можно сделать вывод о том, что входная динамическая емкость связана со статическими междуэлектродными емкостями уравне­нием


Выражение (5.12) показывает, что входная динами­ческая емкость усилителей на ПТ значительно больше входной статической емкости ПТ, приводимой в спра­вочниках. Входная динамическая емкость уменьшает вход­ное сопротивление усилителя.

Выражение (5.12) справедливо и для усилителя на БТ, однако его входное сопротивление, кроме емкостной со­ставляющей, содержит и активную составляющую, обус­ловленную протеканием тока базы.

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ

Эквивалентные схемы транзисторов.При работе по­левого транзистора в усилительном режиме его можно рассматривать как линейный элемент и в расчетах за­менять эквивалентной схемой, содержащей входную и выходную цепи.

При включении ПТ с общим истоком ввиду малого тока затвора можно считать, что активная составляющая входного сопротивления очень велика. В этом случае входную цепь ПТ можно отобразить емкостью при или емкостью при .

Согласно выражению для динамической крутизны и с учетом выражения (5.7) имеем

Параметр Y21, определяемый для ПТ из выражения

есть не что иное, как крутизна передаточной характери­стики S (крутизна ПТ), а , где — вы­ходное дифференциальное сопротивление ПТ. С учетом этого выражение (5.13) можно представить в виде

Умножая обе части этого равенства на и учиты­вая, что , получаем выражение, связывающее мгно­венные значения тока стока и напряжения затвора ПТ:

 

Данному выражению соответствует эквивалентная схема, приведенная на рис. 5.13, а.


Напряжение, создаваемое в нагрузке усилителя, определяется из выражения или с учетом (5.14) из выражения

которому соответствует эквивалентная схема, показан­ная па рис. 5.13, б.

Для усилителя на биполярном транзисторе, включен­ном по схеме ОЭ, параметр

является крутизной передаточной характеристики БТ (крутизной БТ), которая в справочниках обычно не при­водится. Однако параметры S и ц легко рассчитать но известным h-параметрам с помощью формул:

Таким образом, выходную цепь полевого и биполярно­го транзистора на низких частотах можно представить в виде эквивалентной схемы с генератором напряжения или тока с внутренним (дифференциальным) сопротивлением . Чтобы эти схемы были справедливы и для высоких частот, необходимо учесть частотную за­висимость входящих в них элементов S, и .

Представление полевых и биполярных транзисторов идентичными эквивалентными схемами позволяет осуществить единый подход к анализу усилителей на тран­зисторах.

Инвертирующие свойства усилителя отображаются знаком «минус» перед обозначением напряжения ЭДС эквивалентного генератора напряжения или перед обозна­чением тока эквивалетного генератора тока.

Эквивалентные схемы усилительных каскадов.Прин­ципиальные схемы усилителей напряжения (УН) с ре-остатно-емкостными связями на полевых и биполярных транзисторах показаны соответственно на рис. 5.14, а и б.

В усилительный каскад на транзисторе VT1 входит часть схемы, заключенная между затвором (или базой) тран­зистора VT1 без учета цепей смещения и источника сигна­ла и затвором (или базой) транзистора VT2, включая цепи смещения транзистора VT2 и его входное сопротив­ление, которое образует нагрузку усилительного каскада на VT1.

 

Переход от принципиальной схемы усилительного каскада к его эквивалентной схеме по переменному току осуществляется следующим образом. Активный элемент заменяется генератором тока — (или генератором напряжения — ) с внутренним сопротивлением или . К выходным зажимам полученного таким образом генератора в соответствии с принципиальной схемой под­ключаются все элементы каскада, оказывающие сопро­тивление переменному току, атакже междуэлектродные емкости и емкости монтажа. Источник питания в эквива­лентной схеме отсутствует, так как его сопротивление пе­ременному току близко к нулю. Поскольку сопротивления конденсаторов и СЭ для переменного тока малы, то цепи и в эквивалентных схемах по переменному току также будут отсутствовать. Не войдут в них и входные цепи, так как они находятся за пределами границ усилительных каскадов (рис. 5.15).

Сравнивая полученные эквивалентные схемы, легко заметить полное сходство их левых частей до конденсатора СР2 включительно. Элементы, представленные справа от конденсатора Ср2, отображают внешнюю нагрузку каскада, которая включает в себя активную и емкостную составляющие. С учетом этого замечания усилители на ПТ и БТ можно представить обобщенной эквивалентной схемой по переменному току (рис. 5.16). Входящие в эту схему

элементы определяются типом усилителя. Так, например, для усилителя на ПТ: ; ; , где СМ — емкость монтажа; ; ;

а для усилителя на БТ: ; ; ; , где RЭKB — эквивалентное сопротивление, образованное делителем R1, R2 и входным сопротивле­нием транзистора VT2, С2 = Свх.д.сл — входная динамическая емкость следующего каскада.





Дата добавления: 2016-10-30; просмотров: 495 | Нарушение авторских прав


Рекомендуемый контект:


Похожая информация:

  1. I. Процессуальные характеристики мышления
  2. III. Частотная, фазовая и переходная характеристики
  3. А не рисовать (анодные характеристики)
  4. А)Химическая термодинамика, термодинамические параметры. Первый закон термодинамики
  5. Абсолютные и относительные величины. Относительные величины используют для характеристики изучаемой совокупности по качественным признакам
  6. Анализ скоростной характеристики ТРД
  7. Архитектура Token Ring (компоненты, топология, характеристики)
  8. Билет №1.5. Организация структуры управления: сущность и общие характеристики стрктур, типы структур, проектирование организационных стрктур
  9. Биологические и психологические характеристики БПМ-I
  10. Биологическое оружие. Характеристики биологических поражающих очагов. Организация и проведение изоляционно-ограничительных
  11. Биомеханические характеристики как понятие
  12. Биполярный транзистор. Входные и выходные характеристики биполярного транзистора (схемы ОБ и ОЭ)


Поиск на сайте:


© 2015-2018 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.