ТИПОВАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ. НАЗНАЧЕНИЕ ВСЕХ ЭЛЕМЕНТОВ, РАСЧЁТ ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ.
Назначение элементов: Сопротивление R1, R2, Rэ, Rk задают режим по постоянному току. Rэ – служит для температурной стабилизации. Является отрицательной обратной связью по постоянному току. Сэ – шунтируя Rэ, исключает отрицательную обратную связь по переменному току. Сэ = Xcэ = 1/ωcэ<< Rэ Ср1, Ср2 – разделительные емкости, позволяющие отделить постоянный ток от генератора (постоянную составляющую от переменной). Служат, чтобы не было связи с генератором и с нагрузкой. Rк – определяет коэффициент усиления каскада.
ЭКВИВАЛЕНТНАЯ МАЛОСИГНАЛЬНАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ; ВХОДНОЕ И ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ ПО ТОКУ И НАПРЯЖЕНИЮ.
Для анализа процессов, происходящих в усилителе и вывода расчетных соотношений определяющих параметры усилителя, необходимо представление усилителя в виде эквивалентной схемы. Это позволяет провести вывод расчетных соотношений и расчет параметров усилителя (коэффициенты усиления по току KI, напряжению KU и мощности Kr; входное Rвх и выходное Rвых сопротивления).
Рис. 12.1. Принципиальная и эквивалентная схема усилителя с ОЭ и эмиттерной стабилизацией
В эквивалентной схеме связи между элементами показаны для цепей протекания переменного тока. Расчет параметров каскада производится для области средних частот усиления, где зависимость параметров от частоты минимальна и не учитывается в расчетах. При таком подходе считаем, что сопротивления всех емкостей в схеме пренебрежимо малы в рабочей полосе частот и представляют собой короткое замыкание. При этом из рассмотрения также исключается Rэ, а сопротивления R1 и R2, а также Rк и Rн включены попарно параллельно друг другу, поскольку сопротивление источника питания близко к нулю. Для уменьшения этого сопротивления в схеме дополнительно возможно включение блокировочного конденсатора, сто позволяет локализовать токи транзистора в пределах одного каскада усиления и повысить устойчивость усилителя. Биполярный транзистор представлен рассмотренной выше трехточечной схемой замещения.
|
|
|
Входной сигнал поступает на базу транзистора от генератора напряжения с внутренним сопротивлением Rг.
Цепь базы транзистора представлена на эквивалентной схеме объемным сопротивлением активной области базы rб, составляющим единицы–сотни Ом. Эмиттерный переход представлен дифференциальным сопротивлением rэ, лежащим в пределах единиц–десятков Ом. Закрытый коллекторный переход представлен дифференциальным сопротивлением rк, составляющим сотни кОм.
Из эквивалентной схемы можно получить следующие соотношения:
|
|
|
1) значение Uвыхопределяется выражением 
, где знак минус указывает на то, что выходное напряжение находится в противофазе со входным напряжением. Ток базы определяется выражением
, (12.1)
тогда
. (12.2)
2) выходное сопротивление усилительного каскада определяется параллельным включением сопротивления Rк и выходным сопротивлением самого транзистора, близким по величине к rк. Обычно 
, и считается, что выходное сопротивление определяется величиной резистора 
( 
) и составляет единицы кОм.
3) Входное сопротивление каскада представляет собой сопротивление параллельного соединения резисторов R1, R2 и сопротивления входной цепи транзистора rвх
.
Сопротивление входной цепи транзистора определяется как 
. Учитывая, что через сопротивление rб протекает ток Iб, а через сопротивление rэ – ток 
получим
. (12.4)
Тогда входное сопротивление усилительного каскада определяется выражением
(12.4)
Значение Rвх для каскада с ОЭ составляет сотни Ом или единицы кОм.
Если резистор Rэ в схеме не зашунтирован по переменному току конденсатором Сэ, то последовательно с rэ в эквивалентной схеме усилителя необходимо включать сопротивление Rэ. Входное сопротивление в этом случае определяется выражением
|
|
|
. (12.6)
Очевидно, что при исключении Сэ в усилителе возникает отрицательная обратная связи по переменному току, которая увеличивает входное сопротивление усилительного каскада уменьшает его усилении е до величины порядка 2-5. Включение низкоомного делителя R1, R2, улучшающего температурную стабильность усилителя, значительно снижает его входное сопротивление.
Коэффициент усиления по току определяется отношением тока в нагрузке Iн ко входному току Iвх 
. Ток в базе и ток в нагрузке определяются следующими выражениями
; 
. (12.7)
Подставив полученные соотношения в выражение для коэффициента усиления по току, получим
. (12.8)
В идеальном усилителе тока ( 
), который работает в режиме короткого замыкания ( 
), имеем 
.
При работе усилителя в области НЧ сопротивления конденсаторов 
, 
на низких частотах возрастают, что приводит к потере сигнала на емкостных сопротивлениях и уменьшению коэффициента усиления. Одновременно и возрастают частотные искажения сигнала.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 626; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!